植食性昆虫とその腸内細菌による危険信号分子の産生と植物の受容機構

草食性昆虫及其肠道细菌产生危险信号分子及其在植物中的接收机制

基本信息

批准号：
21K05506
负责人：
新屋友規
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Okayama University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

植物は外敵との攻防において、外敵を適切に認識することで効果的に防御機構を駆動する。植食性昆虫の食害にともない、植物自身の損傷により様々な植物由来の分子が生じ、その一部がエリシターとして植物に認識されることが知られている。近年、我々も植物細胞壁由来の新規糖鎖エリシターを、イネとクサシロキヨトウの相互作用系から見出していた。本研究は、イネ細胞壁損傷におけるクサシロキヨトウ腸内細菌の関与に注目して、植物由来エリシターの食害時産生メカニズムを明らかにするとともに、植物の昆虫エリシター認識機構に迫る研究を行うことを目的としている。令和３年度までに、クサシロキヨトウの腸内細菌がイネ由来エリシター産生に関与していることを明らかにしていた。さらに令和４年度までに、クサシロキヨトウの腸内細菌の菌叢解析を行った。菌叢解析によって見出された腸内細菌が、糖鎖エリシター産生に関わる酵素を有しているかどうかを調べたところ、一部の同定した腸内細菌またはその近縁種のゲノムに、当該糖鎖エリシター産生に関わることが推定される酵素がコードされていることが明らかになった。一方で、クサシロキヨトウより腸内細菌を分離したところ、分離した腸内細菌の一部が、当該エリシター構造を含む多糖を炭素源とする培地で生育することを明らかにした。現在までに、植物の昆虫食害認識において腸内細菌が影響することは多くの報告があるが、その分子メカニズムに迫る研究は限られていた。本研究により、腸内細菌の食害認識への関与の分子メカニズムの一端が示されると考えている。

当植物与外敌作战时，通过正确识别外敌，可以有效驱动自身的防御机制。已知由于食草昆虫对植物本身的损害而产生各种源自植物的分子，并且这些分子中的一些被植物识别为激发子。近年来，我们还从水稻与斜纹夜蛾的相互作用系统中发现了一种新型的源自植物细胞壁的糖链诱导子。本研究的目的是关注斜纹夜蛾肠道细菌参与水稻细胞壁损伤的过程，阐明取食损伤过程中植物源诱导子的产生机制，并探讨植物识别昆虫诱导子的机制。到 2021 财年，已经发现斜纹夜蛾属的肠道细菌参与了稻米诱导子的产生。此外，到 2020 财年，我们分析了蚱蜢肠道细菌的菌群。当我们调查通过细菌菌群分析发现的肠道细菌是否具有参与糖链引发子产生的酶时，我们发现一些已鉴定的肠道细菌或其相关物种的基因组中含有参与糖链引发子产生的酶。推测所编码的酶参与链引发子的产生。另一方面，当从日本斜纹夜蛾中分离肠道细菌时，发现一些分离的肠道细菌在使用含有激发子结构的多糖作为碳源的培养基中生长。迄今为止，已有许多报道表明肠道细菌影响植物对昆虫损伤的识别，但对其分子机制的研究还很有限。我们相信这项研究将揭示肠道细菌参与食物损伤识别的部分分子机制。