農研機構と岡山大学は、東京大学、東京理科大学と共同で、病害抵抗性遺伝子であるイネのBSR1（ビーエスアールワン）遺伝子を強く働かせることにより、病害を防ぐだけでなく、葉を食べる害虫の成長を抑制することを明らかにした。

この発見によって、作物を病原菌と害虫の両方に強くすることができる新しい病害虫防除技術の開発につながることが期待される。

化学農薬使用量低減に向けた新しい防除技術の開発へ

農作物は、さまざまな病原菌が引き起こす病害だけでなく、害虫による養分の吸汁や葉の食害等を受ける。現状このような外敵に対しては、複数の化学農薬を使用した防除が行われているが、使用量低減に向けて病原菌と害虫の両方に有効な新しい防除技術が求められている。

農研機構はこれまでに、イネを病原菌から守る遺伝子の探索を他機関と共同で行ってきた。2010年には、イネいもち病菌など4種類の病原菌に対する病害抵抗性遺伝子BSR1をイネから発見し、その機能について調査を進めてきたという。また、2023年2月には、このBSR1遺伝子を遺伝子組換え技術によりサトウキビ、トマト、トレニアに導入して強く働かせた場合でも、病原菌に対して抵抗性を示すことを発見している。

今回の研究では、BSR1遺伝子を遺伝子組換え技術によりイネで強く働かせると、葉を食べるクサシロキヨトウの幼虫に対する抵抗性が高まること、そのメカニズムにイネが生産する抗菌性化合物が関わることが確認された。


害虫が植物を食べると、植物は傷口に付着した害虫の唾液等に反応して防御応答を起こすが、今回の研究では、この防御応答のオン・オフをBSR1が制御していることがわかった。

さらに、防御応答がオンになったイネが蓄積するモミラクトンBという化合物が、害虫の体重増加を抑制する効果を示すことも確認。



また、イネの葉に傷をつけてクサシロキヨトウの唾液を塗るという食害を模した処理（疑似食害処理）を行った。

通常のイネでのモミラクトンBの蓄積量は検出限界以下だったのに対し、BSR1高発現イネでは有意に多く蓄積していて、この処理をしない場合はほとんど蓄積が見られないことを確認した。

このように、たった一つの遺伝子の働きが病原菌や害虫という幅広い外敵に抵抗性を示すことは珍しく、この発見によって新しい病害虫防除技術の開発の糸口になると考えられている。

今後は、BSR1遺伝子の作用メカニズムをさらに詳細に解明するとともに、BSR1遺伝子の働きを強める技術を開発することで、作物を病原菌と害虫の両方から守る新たな防除法につなげていくとしている。また、幅広い種類の作物がBSR1に似た遺伝子を持っていることから、将来的にはこれらの作物に応用していくことも期待されるという。

なお、この成果は2023年6月20日に国際誌「International Journal of Molecular Sciences」に掲載され、2024年3月19日に農研機構と岡山大学から公開された。

論文情報
BSR1, a Rice Receptor-like Cytoplasmic Kinase, Positively Regulates Defense Responses to Herbivory
Yasukazu Kanda, Tomonori Shinya, Satoru Maeda, Kadis Mujiono, Yuko Hojo, Keisuke Tomita, Kazunori Okada, Takashi Kamakura, Ivan Galis, & Masaki Mori
International Journal of Molecular Sciences
https://doi.org/10.3390/ijms241210395


農研機構
https://www.naro.go.jp
岡山大学
https://www.orsd.okayama-u.ac.jp/