Elucidation of the Molecular Basis of Defense Response Mechanisms in Apple Fruits on the Tree

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リンゴ樹上果実に対するモモシンクイガ幼虫の食入によって食害部に誘導される化合物として、クロロゲン酸類 2種（chlorogenic acid、CGA; p-coumaroylquinic acid、CoQA）、及びペルオキシダーゼが同時・同所的に誘導されることを確認した。CGAはペルオキシダーゼにより末端がo-キノン化され、摂食した幼虫腸管内のタンパク質に非特異的に吸着することで摂食後72時間後から生育阻害を引き起こすことを明らかにした。CoQAのペルオキシダーゼ処理反応物を幼虫に摂食させたところ、96 時間後から生育抑制効果が確認されたが、幼虫の腸管内タンパク質量を定量した結果、減少は確認されなかった。摂食時間とともに生育が緩やかに抑制されたことより、栄養代謝系に何らかの作用が生じていると推測し、昆虫に特徴的な血糖であるトレハロースの体液中濃度を定量・比較した。その結果、コントロールや5-CoQA 単体を摂食させた場合に比べ、5-CoQA とPOD の反応物を摂食させた場合に体液中トレハロース濃度が顕著に低下していた。血糖が減少したために、エネルギーの供給が低下し、モモシンクイガ幼虫の生育が抑制されたと推測される。このようにCGAとCoQAという複数の化合物が単一の酵素により活性化され、全く異なるメカニズムで幼虫に対して防御応答を示す例は極めて珍しい。また、圃場試験で果実の付け根を環状剥皮することで、これら防御応答が抑制されることを確認した。師管液を通じた分子のやり取りが樹上のみで起きる防御応答の鍵であることを示すことができた。以上の結果は、リンゴ圃場で観察される幼虫期間の個体差を解明する上で重要な手がかりであり、総合的な防除をデザインする上で必須の知見である。またこの成果は国際学会で高く評価され、発表者はStudent presentation awardを受賞した。