京都大学-お知らせ／ニュースリリース　2006年10月31日「緑のかおりで害虫の天敵を誘引」−植物の改変により病害虫に対する抵抗力を上げる試み− <meta name="keywords" content="京都大学,京大,京都大,Kyoto University,お知らせ,ニュースリリース,news release, 町家DEサロン第8回「京都大学時計台の設計者、武田五一を語る」"> <meta name="description" content="京都大学のニュースリリースのページです。「緑のかおりで害虫の天敵を誘引」−植物の改変により病害虫に対する抵抗力を上げる試み−（2006年10月31日）について掲載しています。"> <style type="text/css">  </style> <style type="text/css" media="screen">  </style> <style type="text/css" media="screen">  </style> <style type="text/css" media="screen">  </style> <style type="text/css" media="screen">  </style> <style type="text/css" media="print">  </style> <style type="text/css" media="screen,print">  </style> <link rel="shortcut icon" type="image/x-icon" href="/contentarea/newku/favicon.ico" /> </head> <body class="section-index" dir="ltr">  <div id="visual-portal-wrapper">  <div id="portal-top" style="height:180px"> <div id="portal-header"> <p class="hiddenStructure"> <a accesskey="2" href="#documentContent">コンテンツページを表示する。</a> | <a accesskey="6" 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NAME="skipped"><IMG SRC="../../comimg/pix01.gif" WIDTH="10" HEIGHT="10" BORDER="0" ALT="音声用スキップ（本文）"></A> <br> <table width="770" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td valign="top"><div align="center"></div> <TABLE width="640" border="0" align="center" cellpadding="3" cellspacing="0" class="text16"> <TBODY> <TR> <td width="640"><img src="../images/05hd01an.gif" alt="ニュースリリース" width="614" height="34" hspace="0" vspace="0" border="0"></td> </TR> <TR> <td><div><br> <strong>「緑のかおりで害虫の天敵を誘引」−植物の改変により病害虫に対する抵抗力を上げる試み− <br> </strong></div> <div align="right"><strong>2006年10月31日</strong><br> <img src="../../comimg/pix00.gif" alt=" " width="640" height="1" hspace="0" vspace="0" border="0"><br> </div></td> </TR> <TR> <td valign="top"><br> <table width="300" border="0" align="right" cellpadding="3" cellspacing="0"> <tr> <td><p align="center"><img src="images/061031_11.jpg" alt=" " width="300" height="225"><br> <span class="text12-2 style2">高林純示教授、塩尻かおり研究員、小澤理香研究員</span></p> </td> </tr> </table> 　生態学研究センターの高林純示教授の研究チームは、お茶の香気成分でもある緑のかおりの生産を増強することによって，害虫の天敵を誘引し，植物病原菌の生育を抑制することに成功しました．<br> <br> 　緑のかおり（<a href="061031_1.htm#c01">注１</a>）は，緑色植物で普遍的なかおり成分として葉などから通常微量に放出されています。この緑のかおりの生産は傷を受けた場合、劇的に増加します。葉をちぎって丸めると青臭いかおりがするのは、誰しも経験がありますが、これは傷による急速な緑のかおりの増加が原因です。植物は，なぜ緑のかおりを傷応答としてこのように劇的に増やすのでしょうか．このことについての明確な解答は得られていませんでした．そこで，本研究チームは，緑のかおりの生態的な機能を明らかにするために，アブラナ科のモデル植物であるシロイヌナズナ（<a href="061031_1.htm#c02">注２</a>）を用い，緑のかおり生成の鍵となる酵素ヒドロペルオキシドリアーゼ（HPL）（<a href="061031_1.htm#c03">注３</a>）遺伝子の組み換えを行うことによって緑のかおりの生成量を変化させたときの，害虫（モンシロチョウ幼虫）と植物病原菌（灰色カビ病菌）に対する抵抗力の変化を解析しました． <br> <br> <br> <table border="0" cellpadding="8" cellspacing="0" bgcolor="#D8D8D8" class="text12"> <tr> <td><img src="images/061031_12.jpg" alt=" " width="300" height="235" align="left"> </td> <td valign="top"><strong>図１<br> モンシロチョウ幼虫に産卵するアオムシコマユバチ</strong><br> <span class="style2"><br> アオムシコマユバチは，モンシロチョウの幼虫に寄生する体長3mmほどの寄生蜂である．雌成虫はモンシロチョウ幼虫に産卵し，寄生蜂の幼虫は孵化後，寄主であるモンシロチョウ幼虫の体内で生長し，寄生蜂が蛹になる直前に幼虫の体から脱出する．この時点で寄主は死亡する．この寄生蜂はモンシロチョウ以外の幼虫にはほとんど寄生できない．</span></td> </tr> </table>　　<br>　ピーマンのHPLをシロイヌナズナに導入することで、モンシロチョウ幼虫の食害や灰色カビ病菌の感染の際に生成する緑のかおりの量は，遺伝子を組み換えていない野生型に比べて増加しました。この遺伝子組み換え植物では，モンシロチョウ幼虫の天敵であるアオムシコマユバチ（図１）に対する誘引性が野生型に比べて高まり、その結果モンシロチョウ幼虫の寄生による死亡率（<a href="061031_1.htm#c04">注４</a>）も高まることがわかりました。さらにこの組み換え植物では，灰色カビ病菌（図２）の生育が阻害されることも見いだされました。寄生率の増加と灰色カビ病菌に対する抵抗性の向上は、緑のかおりの成分の一つである(<em>Z</em>)-3-ヘキセナール（<a href="061031_1.htm#c05">注５</a>）量の組み換えによる増加で説明できます。このことは，緑のかおりの生成量を抑制する組み換えを行った場合，モンシロチョウ幼虫の天敵であるアオムシコマユバチに対する誘引性が野生型に比べて弱まり、灰色カビ病菌に対する抵抗性も野生型に比べて低下することで確証できました． <br> <br> <table border="0" cellpadding="3" bgcolor="#D8D8D8" class="text12"> <tr valign="top"> <td><div align="center"><img src="images/061031_13.jpg" alt=" " width="190" height="138"><br> 灰色かび病菌 </div></td> <td><div align="center"><img src="images/061031_14.jpg" alt=" " width="214" height="138"><br> 灰色カビ病を感染させたシロイヌナズナ</div></td> <td><div align="center"><img src="images/061031_15.jpg" alt=" " width="143" height="138"><br> 灰色カビ病の病斑</div></td> </tr> <tr valign="top"> <td colspan="3"><strong>図２　灰色カビ病菌</strong><br> <span class="style2">灰色かび病菌（Botrytis　cinerea）は、少なくとも200種類以上の植物に感染することが知られている、多犯性の糸状菌（カビ）である。日本においても、トマト、キュウリ、ナス、ピーマンなどの作物に発生して被害を与える他、収穫した後（ポストハーペスト）の果物や野菜、鉢植え植物などにも頻繁に発生し、経済的な被害をもたらしている。最近では、複数の農薬に対して抵抗性を示す、多剤耐性菌の出現も問題となっている。 </span></td> </tr> </table> <br>　今回の発見は，植物のかおりの生成を改変することによって，緑のかおりの生態系における機能が害虫や病気に対する抵抗性であることを同時に証明した大変意義のある研究成果です．また、緑のかおりの生合成経路の遺伝的改変は、植物の持つ自然な防衛能力を，緑のかおりの生産を改変することによって強化しようというものであり，植物が持つ害虫や病気ストレスに対する抵抗性を人為的に高めるためのユニークなアプローチであると言えます。本成果は，高林純示（京都大学生態学研究センター　教授）の研究グループ，松井健二（山口大学　教授）の研究グループ，西岡孝明（京都大学　教授）の研究グループの共同研究によって得られたもので、平成18年10月30日17時（米国東部時間）に米国科学誌「Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America（米国科学アカデミー紀要）」のオンライン速報版で発表されます．</p> <br> <br> 【研究の背景】<br>　植物には，害虫に食害されるとその害虫の天敵を誘引するかおり成分を放出するものが知られています（図３）．このかおりで天敵を誘引することにより，植物は害虫から身を守っていると考えられます．かおりによる防衛は，作物の病害虫防除の新たなアプローチとしても注目されています．<br> 　緑のかおりは，緑色植物における普遍的なかおり成分であり，植物の脂質を原料として生産されていることが明らかにされています．緑のかおりは，通常葉などから微量にしか放出されていませんが，傷を受けると，植物は直ちに生産を開始します．たとえば，緑のかおりの１つである青葉アルデヒドは，傷害を受けた５分後には約２０倍量まで増加することがわかっています．しかしながら，植物がなぜ傷害によって緑のかおりを急速に生産するかについては，明確な答えは得られていませんでした．我々は，緑のかおりの急増がストレスに対する抵抗反応に関係するのではないかと考え，植物の緑のかおりの生産能を改変し，緑のかおりの生態的な機能について解析しました．<br> <br> <table border="0" cellpadding="10" cellspacing="1" bgcolor="#D8D8D8" class="text12"> <tr valign="top"> <td bgcolor="#FFFFFF"><strong><img src="images/061031_16.jpg" alt=" " width="620" height="366"><br> 図３　植物ー害虫ー天敵のかおりを介した関係 </strong><br> <span class="style2">シロイヌナズナ（アブラナ科植物）はモンシロチョウ幼虫に食害されると，かおり成分を放出し，このかおりに幼虫の天敵であるアオムシコマユバチが誘引される． </span></td> </tr> </table> <br> 【研究の内容】<br> 　アブラナ科モデル植物であるシロイヌナズナを用い、それらが害虫の食害を受けたり、病気にかかったりした場合に、緑のかおり生成能が野生型よりも増加する遺伝子組み換えを行ったシロイヌナズナセンス体２ラインと、減少する遺伝子組み換えを行ったシロイヌナズナアンチセンス体２ラインを作出しました。組み換えた遺伝子は、緑のかおりの生成の鍵となる酵素ヒドロキシペルオキシドリアーゼ（HPL）をコードする遺伝子です。害虫としてはモンシロチョウ幼虫を用いました。モンシロチョウ幼虫は、農薬を使用しない場合、その旺盛な食欲でキャベツなどのアブラナ科作物に被害を与えます。病気としては多くの植物に感染することが知られている灰色カビ病菌を用いました。<br> <br> <table border="0" cellpadding="10" cellspacing="1" bgcolor="#D8D8D8" class="text12"> <tr valign="top"> <td bgcolor="#FFFFFF"><div align="center"><img src="images/061031_17.jpg" alt="実験装置略図" width="236" height="230">　　<img src="images/061031_18.jpg" alt="寄生蜂の誘引率" width="326" height="230"></div><br> <strong>図４　寄生蜂（アオムシコマユバチ）の誘引性</strong><br> <span class="style2">左図のようなアクリルケース内に２種類の植物を入れ，中央から寄生蜂を放す．寄生蜂が最初に留まった植物を，その寄生蜂が選択したものとしてカウントする．その結果，寄生蜂は野生型とHPLセンス体（過剰発現体）の比較では，HPLセンス体に誘引され，野生型とHPLアンチセンス体（発現抑制体）では，HPLアンチセンス体に誘引された．この実験で用いた植物はモンシロチョウ幼虫に食害させている．</span></td> </tr> </table> <br> 　ピーマンのHPLをシロイヌナズナに導入すること（HPLセンス組み換え）（<a href="061031_1.htm#c06">注６</a>）で、モンシロチョウ幼虫の食害や灰色カビ病菌の感染の際に生成する緑のかおり量は野生型に比べて増加しました。図４の方法によりモンシロチョウ幼虫の天敵であるアオムシコマユバチに対する誘引性を調べたところ，HPLセンスの組み換えによって誘引性が野生型に比べて高まっていました（図４）．さらに，3 x 3 x 2 mの空間で，HPLセンス植物上および野生型植物上にモンシロチョウ幼虫を置き，アオムシコマユバチに寄生させたところ，寄生による幼虫の死亡率もHPLセンス組み換えで高まることがわかりました。灰色カビ病菌の生育については，感染葉にできる病班の径を測定することで比較しました．すると，HPLセンスの組み換えによって灰色カビ病菌の生育が阻害されることがわかりました（図５）。寄生率の増加と灰色カビ病菌に対する抵抗性の向上は、緑のかおりの成分の一つである(Z)-3-ヘキセナールのHPLセンス組み換えによる増加で説明できます．<br> <br> <table border="0" cellpadding="10" cellspacing="1" bgcolor="#D8D8D8" class="text12"> <tr valign="top"> <td bgcolor="#FFFFFF"><img src="images/061031_19.jpg" alt=" " width="600" height="352"><br> <strong>図５　病原菌の感染に対する抵抗性</strong><br> <span class="style2">灰色カビ病菌を感染させ，一定時間後病斑の径を測定することで，灰色カビ病の生育を調べた．その結果，野生型に比べて，HPLセンス体（過剰発現体）では病斑が小さく，HPLアンチセンス体（発現抑制体）では逆に病斑が大きくなった．すなわち，組み換えにより緑のかおりを増強させることで，灰色カビ病に対する抵抗性が高まることが明らかとなった．</span></td> </tr> </table> <br> 　一方，シロイヌナズナHPLのアンチセンス方向の導入（HPLアンチセンス組み換え）（<a href="061031_1.htmc07">注７</a>）によって、モンシロチョウ幼虫の食害や灰色カビ病菌の感染の際に生成する緑のかおり量は野生型に比べて減少しました。HPLアンチセンスの組み換えによってシロイヌナズナはモンシロチョウ幼虫の天敵であるアオムシコマユバチに対する誘引性が野生型に比べて弱まり、灰色カビ病菌に対する抵抗性も野生型に比べて低下しました（図４，５）。これらはHPLアンチセンス組み換えによる青葉アルデヒド量の低下が原因であると考えられます。<br> <br> 【今後の展開】<br>　本成果によって，緑のかおりの生態系における機能の一つは、害虫や病気に対する抵抗性であることが実証できました。また，食害や病気の感染というストレスに対する緑のかおりの誘導的な生産を増強させたことも注目すべき点です．緑のかおりの生合成経路の遺伝的改変は、植物の持つ自然な抵抗力を，緑のかおりの生産を改変することによって強化しようというものであり，これまでの研究とは全く異なるアプローチでの遺伝子組み換え作物の作出が期待できます。そのようなアプローチの有効性については、今後自然条件下のより広いスケールで検証していきたいと考えています．<br> <br> 【用語解説】<br> <a name="c01"></a><br> <strong>（注１）緑のかおり</strong><br> 　緑のかおりとは，植物に含まれる炭素数6の直鎖状のアルデヒド，アルコール，アルコールの酢酸エステルであるアセテート化合物のことです．緑のかおりはリノール酸とアルファ・リノレン酸といった植物しか作れない脂肪酸を原料として作られます．これまでの研究から，緑のかおりはシアノバクテリウムを除くほとんどの植物が作っていることが推定されています． <br> <a name="c02" id="c02"></a><br> <strong>（注２）アブラナ科のモデル植物であるシロイヌナズナ</strong><br>　シロイヌナズナは，全ゲノムの配列が解読されていること，そして，種から芽を出して花を咲かせ，また種をつけるまでの世代交代が２ヶ月弱と短いことなどから，遺伝子から生命現象を明らかにする研究のモデル植物の1つとして多くの研究者が実験材料としています．また，アブラナ科であるため，モンシロチョウ幼虫が好んで食害します．<br> <a name="c03" id="c03"></a><br> <strong>（注３）ヒドロペルオキシドリアーゼ（HPL）</strong><br>　緑のかおりの生合成酵素の1つです．生合成の過程でできてきた過酸化脂肪酸を，炭素数6のアルデヒドと炭素数が12のオキソ酸に切断する反応を触媒します．二重結合を３個含むリノレン酸が原料の場合，この切断反応で，(Z)-3-ヘキセナールができてきます．その後，還元などによる官能基の変換や二重結合の異性化などによって，このほかの緑のかおりの成分が作られます．<br> <a name="c04" id="c04"></a><br> <strong>（注４）モンシロチョウ幼虫の寄生による死亡率</strong><br>　アオムシコマユバチの雌成虫はモンシロチョウ幼虫に産卵します．寄生蜂の幼虫は孵化後，寄主であるモンシロチョウ幼虫の体内で生長し，寄生蜂が蛹になる直前に幼虫の体から脱出します．この時点で寄主は死亡します．このように寄生者でありながら，寄主を殺すものを捕食寄生者と呼んでいます．<br> <a name="c05" id="c05"></a><br> <strong>（注５） (Z)-3-ヘキセナール</strong><br>　緑のかおりの成分の1つであるアルデヒド化合物です．これは，緑のかおりの生合成で，過酸化脂質がヒドロキシペルオキシドリアーゼ（HPL）に切断されることによって，最初にできてくる緑のかおりです．<br> <a name="c06" id="c06"></a><br> <strong>（注６）ピーマンのHPLをシロイヌナズナに導入すること（HPLセンス組み換え）</strong><br>　ピーマンのHPL遺伝子をシロイヌナズナに導入することによって，HPL遺伝子を過剰に発現させ，緑のかおりの生産性を高めようとする方法です．本研究で得られた２ラインは，導入したピーマンのHPL遺伝子の発現が上昇し，HPLの酵素活性も上昇することを確認しています．<br> <a name="c07" id="c07"></a><br> <strong>（注７）シロイヌナズナHPLのアンチセンス方向の導入（HPLアンチセンス組み換え）</strong><br> シロイヌナズナのHPL遺伝子に相補的な遺伝子を導入することによって，HPL遺伝子の発現を抑制し，緑のかおりの生産性を低下させようとする方法です．本研究で得られた2ラインは，シロイヌナズナの本来のHPL遺伝子発現が抑制され，HPLの酵素活性も減少することを確認しています．<br> <br> 【論文名】「Changing green leaf volatile biosynthesis in plants: an approach to improve plant resistance against both herbivores and pathogens.」（植物の緑のかおりの生合成を改変: 病気や害虫に対する抵抗性を高めるアプローチ） </td> </TR> </TBODY> </TABLE> <br> <br> <div align="center"> <table width="640" border="0" cellspacing="0" cellpadding="0"> <tr> <td><p style="margin-top: 0; margin-bottom: 0"><img src="../../comimg/001.gif" alt=" " width="20" height="15" hspace="0" vspace="0">朝日新聞（10月31日夕刊 14面）、科学新聞（11月24日 2面）、京都新聞（10月31日夕刊 1面）、日刊工業新聞（11月1日 22面）、日本経済新聞（10月31日夕刊 22面）及び毎日新聞（10月31日夕刊 2面）に掲載されました。<br> </p></td> </tr> </table> </div> </td> </tr> </table> <br> <br>  </div> <div class="visualClear" id="clear-space-bottom-portal-columns">  </div>  <div id="footerlink" class="clearfix" style="margin-left:0"> <ul id="footerlink-siteutility"> <li><a href="#portal-top" title="このページのTOPへ"><img src="/contentarea/newku/ku_common_images/footerlink_pagetop_ja.gif" alt="このページのTOPへ" width="104" height="14" /></a></li> <li><a href="javascript:history.back()" title="前のページに戻る"><img src="/contentarea/newku/ku_common_images/footerlink_pageback_ja.gif" alt="前のページに戻る" width="104" height="14" /></a></li> </ul> <ul id="footerlink-siteactions"> <li><a href="/ja/about/" title="当サイトについて"><img src="/contentarea/newku/ku_common_images/footerlink_about_ja.gif" alt="当サイトについて" width="137" height="22" /></a></li> <li><a href="/ja/site_policy/" title="サイトポリシー"><img src="/contentarea/newku/ku_common_images/footerlink_sitepolicy_ja.gif" alt="サイトポリシー" width="137" height="22" /></a></li> <li><a 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