第1498回生物科学セミナー
植物の防御システムとそれを打破して食べる昆虫の攻防的生態関係：分子メカニズム解明、生態系理解から農業適応まで
今野浩太郎 上級研究員（農業・食品産業技術総合研究機構生物機能利用研究部門）
2024年09月25日(水) 16:50-18:35 理学部2号館223号室及びZoom
イモムシが植物の葉を食べている光景はごくありふれた現象である。草食昆虫は植物を食べて消化し栄養を吸収して成長する。この理解は間違ってはいないが、現象の一部しか表していない。昆虫と植物の間には食うか食われないかの攻防関係が存在するのだ。植物にとって昆虫は自らをたべ損害を与え適応度を下げる敵であり植物は自らを守るため様々な防御のシステムを備えている。私たちがこれまで発見した例では、イボタノキの葉に存在する必須アミノ酸破壊物質、パパイア、イチジク、クワの茎から分泌される乳液という毒液（防御システム）に存在する様々な防御タンパク質や消化阻害物質、パイナップルやキウイフルーツに存在し毒針として機能するシュウ酸カルシウムの針状結晶などがある。このため多くの昆虫は防御されたこれらの植物を食べることが出来ないが一部の昆虫は植物の防御を打ち破るメカニズムを進化させていて、防御を化学物質で中和したり耐性の代謝酵素を発達させたりあるいは毒液である乳液の分泌システムを物理的・行動的に破壊するなどして植物の防御を打破して食べてしまうことが判明した。本セミナーで植物の防御とそれを打ち破って食べる昆虫の防御打破の分子メカニズムや行動的適応に関して我々の研究の中から紹介する。では、昆虫に防御を打ち破られてしまった植物は葉を食べつくされてしまうのか。植物はそうならないようにどのような戦略をとったら良いのか生態学的・数理モデル的に考察し成長阻害物質・成長速度低下物質の重要性に関して論じる。最後に我々がクワ乳液から発見したユニークな分子構造と昆虫阻害活性を持つ防御タンパク質MLX56に関する知見と、MLX56を発現させた害虫に強い作物の育成にの試みに関して紹介する。
参考文献
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Insect-Plant Biology, Second Edition (Schoonhoven et al., Oxford University Press Academic). ISBN:978-0198525950
担当： 東京大学大学院理学系研究科・生物科学専攻・附属植物園
