バイオスティミュラントとしての活用を目指す

農薬を使わない農業は、生態系への影響を最低限に抑えるという側面もあり、SDGs達成に向けて重要な課題の一つとされている。また、今回研究対象となったナミハダニは、世界中で農作物を食害する重要害虫であり、薬剤対抗性も高いことが問題となっているため、強い殺能力を持つ農薬の開発を繰り返し行うのではなく、農薬を使用しない栽培技術の開発が求められている。

一方、近年、植物の防御応答を誘導する因子であるエリシターを農業に応用しようというアプローチが注目を集めつつあるという。

エリシターには害虫の分泌物にあるものと、植物自身が分泌するものがあり、植物はエリシターを感知すると、自身に迫っている危機をその全身の細胞に伝え、さらに近隣の植物にも匂いなどの成分を放出して伝え、天敵を呼び寄せるなどの反応を見せる。

今回行われた研究では、ナミハダニのエリシターに着目。ナミハダニはさまざまな植物種を食害することから、寄主植物への適応能力が非常に高く、複数のエリシターを有しているため、複雑な生物間相互作用を紐解く上で適しているという。

対象としたエリシターは、ナミハダニのだ液中に含まれるテトラニンというタンパク質。テトラニンは既に2種（Tet1、Tet2）が同定されていたが、今回新たな2種（Tet3、Tet4）を見出し、これらを対象に寄主植物の防御応答に与える影響について調べた。

具体的には、Tet3およびTet4がインゲンマメの防御反応に与える影響を調べるため、Tet3およびTet4遺伝子の発現量を抑制（ノックダウン）したハダニ個体を作製し、このハダニの食害を受けたインゲンマメにおける防御遺伝子pathogenesis-related 1（PR1）の発現量を調べた。

その結果、Tet3・Tet4ノックダウンハダニの食害を受けたインゲンマメの葉では、PR1の発現誘導が抑制されたことから、Tet3およびTet4がエリシターとして働くことを確認。また、ハダニが好むインゲンマメと、あまり好まないキュウリでハダニにおけるTet1～4の発現レベルを比較した結果、Tet1とTet2はいずれの種でも発現量に有意差はなかったのに対し、Tet3とTet4はインゲンマメでより多く発現していることがわかったという。

さらに、このTet3およびTet4の発現レベルの違いは、植物の防御応答を誘発する分子の活性の違いと相関しており、嗜好性の高いインゲンマメを寄主とするハダニに食害された植物の方が高い防御応答反応を示すことも確認された。

これらの結果は、Tet3およびTet4が寄主植物の防御反応を変化させることを示しており、生物間相互作用を制御する重要な因子であることが明らかになった。

このような生物間の相互作用を解明することによって、農薬を用いない有機農業技術の開発に応用できると期待されている。

有村教授のコメント

「エリシターは植物とそれを食べる動物の複雑な生物間相互作用を紐解く上で重要な因子で、その分子機構を解明することは、生態系や生物多様性、ひいては生命の共進化の理解につながります。エリシターは農業分野での利用も期待できます。植物の潜在的な害虫抵抗性を高めることができるバイオスティミュラントとしての活用を目指し、今後も研究を進めていきたいです」

なお、本研究成果は、2025年3月4日に国際学術雑誌『The Plant Journal』にオンライン先行掲載された。

論文情報

雑誌名：The Plant Journal
論文タイトル：Spider mite tetranins elicit different defense responses in different host habitats
著者：Yukiko Endo, Miku Tanaka, Takuya Uemura, Kaori Tanimura, Yoshitake Desaki, Rika Ozawa, Sara Bonzano, Massimo E. Maffei, Tomonori Shinya, Ivan Galis, Gen-ichiro Arimura
DOI：10.1111/tpj.70046


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