④ 植物の耐虫性と害虫の加害性の分子機構の解明

④ 植物の耐虫性と害虫の加害性の分子機構の解明

課題番号2012020465
研究機関名農業生物資源研究所
研究期間-4
年度2012
研究問題2.農業生物に飛躍的な機能向上をもたらすための生命現象の解明と利用技術の開発
大課題(2)農作物や家畜等の生物機能の高度発揮に向けた生物間相互作用の解明と利用技術の開発
中課題④ 植物の耐虫性と害虫の加害性の分子機構の解明
大項目第2 国民に対して提供するサービスその他の業務の質の向上に関する目標を達成するためとるべき措置
中項目1.試験及び研究並びに調査
摘要1.クワ乳液由来の耐虫性タンパク質MLX56の耐虫メカニズムを解明するため、中腸内のキチンで構成される囲食膜といわれる構造体への作用を調べたところ、MLX56を摂食したエリサン幼虫では囲食膜の異常な肥厚が観察された。肥厚した囲食膜にはキチンと大量のMLX56が含まれることやキチン合成阻害剤の同時摂食で耐虫活性がなくなることなどから、MLX56が囲食膜のキチンと結合して耐虫性を発揮すると考えられた。また、MLX56等の遺伝子を植物に一過的に発現させ、昆虫の生存数、体重増加等により耐虫活性を検定する手法を確立した。この手法によりMLX56を一過的に発現させたタバコ、トマト、シロイヌナズナがハスモンヨトウやコナガに有意な耐虫性を示すことが検出できた。
2.鱗翅目昆虫の成虫は花の蜜などを吸汁するものが多いが、地面上の水分を口吻で吸汁する場合がある。昆虫の吸汁成立因子としての味覚の役割を解析するために、アゲハ類成虫を対象にした行動実験を行ったところ、10mM濃度のナトリウム水溶液を好んで吸水した。一方、口吻内の味覚細胞が発するスパイクと呼ばれる電気的応答を記録したところ、塩受容細胞の多くが同濃度の塩化ナトリウム水溶液に対して最も高いスパイク頻度で応答したことから、これらの味覚細胞で受容する情報が吸汁成立の要因となっていると考えられた。
3.トビイロウンカとツマグロヨコバイは、主にイネの師管液を吸汁する重要害虫である。これらの昆虫が吸汁する際には、植物体内に口針を刺して唾液を吐出し、口針の周囲には口針鞘と呼ばれる構造物を形成する。吸汁成立に必要な因子の候補として、トビイロウンカの口針鞘の構成タンパク質及びツマグロヨコバイのα-グルコシダーゼに着目して精製と性状の調査を行ったところ、トビイロウンカの口針鞘構成タンパク質の1つとその遺伝子を特定し、ツマグロヨコバイからは2種類のα-グルコシダーゼを精製した。スクロース(ショ糖)を基質とする2種のα-グルコシダーゼの酵素反応では、分解産物のグルコース(ブドウ糖)とフルクトース(果糖)の他、スクロースにグルコースが付加したメレジトースと思われる生成物が確認された。
4.インド型イネ品種由来のトビイロウンカ抵抗性遺伝子Bph26は、2個の遺伝子候補が予測されたが、cDNAを単離して塩基配列を解析したところ単一遺伝子であることが分かった。この遺伝子は、病害抵抗性遺伝子等と共通のNBS-LRRとよばれる典型的なモチーフ構造を持つタンパク質をコードし、感受性品種では塩基の変異で完全なタンパク質ができない可能性が示唆された。
5.トビイロウンカの抵抗性イネ品種に対する加害性を制御する遺伝的要因を明らかにするため、3種の抵抗性イネ品種とそれらを加害できるウンカの抵抗性系統等の近交系を用いて、加害性の遺伝解析を行った。その結果、単一因子支配と複数の因子が支配すると考えられる遺伝様式を示す組み合わせに分かれた。また、九州大学、九州沖縄農業研究センターと共同でSSRとSNPマーカーを17の連鎖群に位置づけ、イネ害虫で世界初となる遺伝地図を作成して公表した。
研究分担朝岡 潔
谷合 幹代子
中村 匡利
今野 浩太郎
井上 尚
長谷川 毅
田村 泰盛
松本 由記子
小林 徹也
協力分担関係国立大学法人名古屋大学
(独)農業・食品産業技術総合研究機構
国立大学法人九州大学
(株)アースノート
国立大学法人岡山大学
(独)農業環境技術研究所
富山県農林水産総合技術センター
国立大学法人信州大学
国立大学法人東京農工大学
国立大学法人京都大学
予算区分技会交付金研究 委託プロ[光応答プロ] 委託プロ[新農業展開ゲノムプロ] 文科省[科研費]
業績(1)テンサン幼虫の味覚と吸水行動
(2)A simple sequence repeat- and single-nucleotide polymorphism-based genetic linkage map of the brown planthopper, Nilaparvata lugens
(3)Japanese Papilio butterflies puddle using Na+ detected by contact chemosensilla in the proboscis
(4)食性異常蚕に対するブロモクリプチンの摂食行動への影響
(5)Purification, cDNA cloning and recombinant protein expression of a phloem lectin-like anti-insect defense protein BPLP from the phloem exudate of the wax gourd, Benincasa hispida
(6)Genetic variation of two apterous wasps Haplogonatopus apicalis and H. oratorius (Hymenoptera: Dryinidae) in East Asia
(7)Genetic analysis of the electrophysiological response to salicin, a bitter substance, in a polyphagous strain of the silkworm Bombyx mori
(8)カイコD2-likeドーパミン受容体アゴニストブロモクリプチンの摂食亢進作用
(9)イネ吸汁応答性トビイロウンカグルコーストランスポーターの同定
(10)Mitochondrial cox sequences of Nilaparvata lugens and Sogatella furcifera (Hemiptera, Delphacidae): low specificity among Asian planthopper populations
(11)Perception of taste stimuli and preference behavior for sucking aqueous solutions in the Antheraea yamamai larvae
(12)トウガン篩管滲出液由来新規耐虫タンパク質BPLPの遺伝子クローニングと精製タンパクおよび発現タンパク質の生理・生化学活性について
(13)D2-likeドーパミン受容体アゴニストのブロモクリプチンはカイコの摂食行動を亢進する
(14)トビイロウンカ近交系を用いた抵抗性イネ品種に対する加害性の遺伝解析
(15)クワ乳液由来耐虫タンパク質MLX56の鱗翅目幼虫に対する顕著な囲食膜肥厚効果
(16)シュウ酸カルシウム針状結晶の耐虫性効果および他の耐虫性物質との共存効果
(17)Evaluation of anti-herbivory genes using an Agrobacterium-mediated transient expression system
(18)トビイロウンカの遺伝地図の作製に成功
−イネ害虫で世界初、イネへの被害拡大をもたらす原因遺伝子の特定が加速化−

(19)Strategies to identify genes mediating the virulence of brown plant hopper to resistant rice
(20)A Calcium-binding and other functional proteins in the saliva of the green rice leafhopper, Nephotettix cincticeps
(21)Purification and cDNA cloning of a phloem lectin-like anti-insect defense protein BPLP from the phloem exudate of wax gourd, Benincasa hispida
(22)Abnormal thickening of the peritrophic membrane of caterpillars caused by chitin-bindings defense protein MLX56 from the latex of mulberry trees: A novel mode of action of defense protein
(23)チョウ目昆虫用人工飼料及びその製造方法、チョウ目昆虫及びその製造方法、並びに生体物質
パーマリンクhttps://agriknowledge.affrc.go.jp/RN/3030203460
収録データベース研究課題データベース

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