Chemical defense system in apple fruit against peach fruit moth

苹果果实对桃果蛀虫的化学防御系统

• 批准号: 22KJ1877
• 负责人: 大畑 勇統
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Kyoto University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ1877/
• 关键词: 化学生態学; 食害応答; フェノール性化合物; 植物保護科学

まず、品種間でのモモシンクイガ抵抗性とクロロゲン酸類（CGA, CoQA）の誘導量を比較した。その結果、‘ふじ’、‘あおり 24’、‘つがる’、‘陸奥’では、着果におけるモモシンクイガ幼虫の死亡率は 75% 以上であり、非常に強い抵抗性を示した。また、モモシンクイガ幼虫抵抗性の強い品種の食害部におけるクロロゲン酸類（CGA、 CoQA）の濃度は、他品種に比べ高かった。したがって、クロロゲン酸類がモモシンクイガへの防御物質として機能すると推測した。しかしながら、これらの化合物をモモシンクイガ幼虫に摂食させても、幼虫の生育に影響は確認できなかったそこで、クロロゲン酸類と POD が協奏的に生育抑制活性を示すと推測した。CGA は catechol 構造が POD と反応してo-quinone に変換され、幼虫腸管内のタンパク質に非特異的に結合することで幼虫の生育を抑制すると分かった。一方、CoQA と POD の反応物は昆虫の血糖である trehalose 代謝系に作用し、血中 trehalose 濃度を低下させる機構が推測された。また、CoQA と POD との反応の主成分として二量体ジアステレオマーを単離し、NMR スペクトルから構造を決定した。CoQA のような phenol 型化合物と POD との反応物が昆虫の生育を抑制する機構は報告がなく、新規な作用メカニズムだと考えている。最後に、師管を除去する環状剝皮処理により、リンゴ果実の食害応答に対する師管液成分の関与を調べた。その結果、環状剝皮すると、モモシンクイガ幼虫の生存率は、着果に比べ高くなる傾向にあった。また、クロロゲン酸類や POD の誘導も環状剝皮により抑制された。したがって、着果で発現するモモシンクイガ抵抗性と食害応答には師管液成分が関与すると示唆された。

首先，我们比较了品种间对桃蛾的抗性和绿原酸（CGA、CoQA）诱导量。结果表明，‘富士’、‘青24’、‘津轻’、‘陆奥’坐果期桃小蠹幼虫死亡率均在75%以上，抗性极强。此外，抗桃蛾幼虫的品种取食区绿原酸（CGA、CoQA）浓度高于其他品种。因此，我们推测绿原酸对桃蛾具有保护作用。然而，即使将这些化合物喂给桃蛾幼虫，也无法确认对幼虫生长的影响。因此，我们推测绿原酸和POD协同表现出生长抑制活性。研究发现，CGA 的儿茶酚结构与 POD 发生反应，转化为邻醌，通过与幼虫肠道中的蛋白质非特异性结合来抑制幼虫生长。另一方面，推测CoQA和POD的反应产物作用于昆虫的海藻糖代谢系统即血糖，降低血液中的海藻糖浓度。此外，我们分离出一种二聚体非对映体作为CoQA和POD反应的主要成分，并通过NMR谱确定了其结构。 CoQA等酚类化合物与POD的反应产物抑制昆虫生长的机制尚未见报道，我们相信这是一种新的作用机制。最后，我们研究了韧皮部液体成分对苹果果实因环剥（去除韧皮部）而造成的摄食损伤的反应。结果，环剥果时桃蛾幼虫的成活率往往比坐果时更高。此外，环剥离也抑制了绿原酸和POD的诱导。因此，表明韧皮部液体成分参与了对桃蛾的抗性和果实中表达的取食损害反应。

项目成果

Dual defense system against pest damage in apple fruit

苹果果实害虫危害的双重防御系统

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuto Ohata;Akihiro Itai;Yoichi Ishiguri;Naoki Mori;Naoko Yoshinaga
• 通讯作者: Naoko Yoshinaga