植物耐虫物質の天然増強剤および増強されて機能する新規耐虫物質の探索・解明・利用

植物抗虫物质天然增强剂及具有增强作用的新型抗虫物质的寻找、阐明和利用

基本信息

批准号：
19K22321
负责人：
今野浩太郎
金额：
$ 4.08万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-06-28 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでに、システインプロテアーゼがシュウ酸カルシウム針状結晶と共存すると毒性が増強され致死毒性を示すことを明らかにし針効果と呼んだ。このようなシュウ酸カルシウム針状結晶による他の物質の昆虫に対する特性の増強効果はStreptomyces griseus由来のキチナーゼやヤマノイモのキチナーゼ活性（いずれも単独では昆虫に対する毒性が非常に低いあるいは検出できない）に対しても検出され、シュウ酸カルシウム共存下でこれらのキチナーゼ（活性）は顕著な致死活性を示した。ヤマノイモおよびStreptomyces griseusのキチナーゼは共にFamily19という種類のキチナーゼである。Family19のキチナーゼは植物に存在するが動物には存在せず、動物のキチナーゼはFamily18に属す。Family18のキチナーゼがFamily19のキチナーゼ同様に針状結晶の存在下で昆虫毒性を示すかは未知だった。（プロテアーゼではセリンプロテアーゼはシステインプロテアーゼと違いシュウ酸カルシウム共存下で昆虫毒性を示さない。）そこでFamily18キチナーゼと針状結晶の共存条件下の増強効果の確認を試みた結果、Serratia marcescensのキチナーゼ（Family 18）では（市販試薬の酵素比活性の低さのためか）針状結晶存在時に致死効果は確認できなかったが、Trichoderma viride由来のキチナーゼ（Family18）単独では致死毒性は低かったが（4%の高濃度のキチナーゼ含む人工飼料を摂食させたエリサンで致死率30-40%）なのに対し針状結晶共存下では1%でも50%前後の致死効果があった（４％では致死率100%）。以上、植物に多いFamily19だけでなく、動物に多いFamily18のキチナーゼでもキチナーゼ一般の性質として、針状結晶共存下での顕著な増強・致死効果が確認できた。

迄今为止，已有研究表明，当半胱氨酸蛋白酶与草酸钙针状晶体共存时，其毒性增强，产生致死毒性，称为针状效应。草酸钙针状晶体对其他物质对抗昆虫的特性的影响是增强来自灰色链霉菌的几丁质酶和来自薯蓣的几丁质酶的活性（这两种物质单独使用时对昆虫的毒性非常低或不可检测），这些几丁质酶（活性）在草酸钙存在下表现出显着的致死活性。薯蓣和灰色链霉菌几丁质酶都是家族 19 几丁质酶。家族 19 几丁质酶存在于植物中，但不存在于动物中，动物几丁质酶属于家族 18。目前尚不清楚家族 18 的几丁质酶是否像家族 19 的几丁质酶一样，在存在针状晶体的情况下表现出昆虫毒性。（丝氨酸蛋白酶与半胱氨酸蛋白酶不同，在草酸钙共存时不会表现出昆虫毒性。）因此，我们试图确认家族18几丁质酶和针状晶体18）共存下的增强作用，没有致死作用。在存在针状晶体的情况下观察到（可能是由于市售试剂的比酶活性较低）；单独使用源自Viride的几丁质酶（家族18）具有较低的致死毒性（在含有4%几丁质酶的Erisan人工饲料中死亡率为30-40%），而在与针状晶体共存时，致死毒性为1%。致死率约为50%（4%死亡率为100%）。如上所述，我们已经证实，不仅植物中丰富的家族19的几丁质酶，而且动物中丰富的家族18的几丁质酶在针状晶体的共存中具有显着的增强和致死作用，这是几丁质酶的一般特征。