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

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。

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。