Investigation of the role of boron in plant defense against herbivore

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植物に蓄積したホウ酸が昆虫による食害に対する耐性を付与する可能性を、作物種において検証するため、異なるホウ素環境で栽培したハクサイに対して、食害抵抗性試験を実施した。まず同等な生育状態の植物を用いてホウ酸の影響を評価するため、通常条件で栽培したハクサイに対して0~2 mMのホウ酸を根に投与し8日間栽培した。その後ハスモンヨトウの若齢幼虫を葉に乗せ、各ハクサイを13日間摂食させた。13日後の幼虫の体重を測定し、各植物の食害に対する抵抗性の指標とした。その結果、ホウ酸 0 mM処理区に比べて、500 μM ~ 2 mMの処理区にて、幼虫の体重の有意な減少と生存率の低下が見られた。この結果から、植物へのホウ酸の投与によって昆虫による食害に対する植物の抵抗性が上昇することが示唆された。さらに、幼虫の生育に影響を与える植物体内のホウ酸の濃度域を検証するため、摂食実験に試供したのと同等の条件で栽培したハクサイに対して、誘導結合プラズマ質量分析法(ICP-MS)による元素分析を行った。その結果、幼虫の生育に影響が見られた500 μM ホウ酸処理区の植物では0 μM処理区に対してホウ素濃度が有意に上昇しており、その濃度はホウ酸が蓄積しやすいことが知られる外葉の平均値で乾重量当たり約500 ppm、地上部全体平均で約150 ppmであった。また摂食実験後の幼虫の元素分析により、500 μMホウ酸処理区の植物で飼育した幼虫は0 μMホウ酸処理区の植物で飼育した幼虫と比較して高濃度のホウ素が蓄積していることが明らかになった。これらの結果から、植物におけるホウ酸の蓄積状態がハスモンヨトウ幼虫の生育と体内ホウ素濃度に影響を与えることが示された。これらの知見は、食害抵抗性作物の育種においてホウ素の輸送と蓄積という観点の有用性を示唆するとともに、ホウ素の生物間相互作用における新たな役割を示唆するものと考えられる。