【研究者】

　代表者：徳田 誠 准教授（佐賀大学農学部・鹿児島大学大学院連合農学研究科）

　分担者：鈴木義人教授（茨城大学農学部）、安達修平博士（鹿児島大学大学院連合農学研究科；現在の所属は農研機構 植物防疫研究部門）、アイマン イルサイド助教（佐賀大学農学部）、藤田将平氏、松田浩輝氏（佐賀大学大学院農学研究科）

 

【研究成果の概要】

　昆虫類は陸上生態系でもっとも繁栄している生物の1つです。昆虫の中で、生きた植物を食物源とする植食性の種は約半数を占めています。しかし、この性質は昆虫の中でも、ハエ目やカメムシ目などの一部のグループでしか見られません。また、クモ類や多足類など、節足動物の他のグループでは、ダニ類を除いて植食性の種はほとんど見られません。したがって、植食性という性質は、陸上生態系において昆虫類が繁栄した重要な要素であると考えられます。

　植食性の昆虫の中には、植物の発生過程を操作して、虫こぶを形成する種が知られています。我々は、これまでの研究の過程で、虫こぶを形成する昆虫が、植物ホルモンのオーキシンを合成する酵素を持っていることや、同じく植物ホルモンであるサイトカイニンの一種を体内で合成している可能性が高いことなどを明らかにしてきました。また、オーキシンを合成する能力は、虫こぶ形成昆虫だけでなく、虫こぶを作らない植食性昆虫や、さらには植物を食べない昆虫も持っていることが判明しました。

　なぜ植物を食べない昆虫の体内にも植物ホルモンを合成する能力があるのかを明らかにするため、本研究では、昆虫に加えてダニやクモ、多足類を含む様々な陸生節足動物を分析し、オーキシンやサイトカイニンを保持しているかを調査しました。

　その結果、分析したすべての節足動物が、高濃度のオーキシンを体内に保持していることが明らかになりました。一方、サイトカイニンに関しては、特定の昆虫のみが保持していました。

　昆虫の中で、虫こぶ形成性や植食性などの性質と、保持している植物ホルモンの量に関係が見られるかを分析した結果、オーキシンの量には違いが見られなかったのに対し、サイトカイニンは植食性や虫こぶ形成の種の方が他の昆虫よりも多く有していることが明らかになりました。

　これらの結果は、昆虫を含む節足動物の体内で、オーキシンまたはそれを合成する酵素系が何らかの重要な機能を持っていることや、植食性や虫こぶ形成昆虫が植物を摂食する際や虫こぶを形成する際に、例えば植物の代謝系を撹乱するなどの目的でサイトカイニンを利用していることを示唆しています。

　これまで、植物を食べる一部の昆虫や、虫こぶ形成昆虫がオーキシンやサイトカイニンを有していることは断片的に知られていましたが、本研究のように、昆虫の広範なグループを対象として網羅的な解析がなされたのは初めてで、陸生節足動物が例外なくオーキシンを有している可能性を示したのも今回が世界初の報告となります。

 

【研究成果の公表媒体（論文や学会など）】

掲載誌名：Scientific Reports（2022年3月19日出版）

発行：Springer Nature

論文表題：Terrestrial arthropods broadly possess endogenous phytohormones auxin and cytokinins

 

【今後の展開】

　今後、昆虫などの節足動物におけるオーキシンの機能が明らかになれば、植物ホルモンとして広く認識されているオーキシンという物質に関して、新しい観点から生物学的な重要性を認識できる可能性があります。

　また、特定の昆虫がサイトカイニンを合成する能力をいかにして獲得したのか、それらが植食性や虫こぶ形成性の進化にどのような寄与をしたのか明らかになれば、昆虫の多様化や進化の歴史に新たな視点を提示することになります。

　応用的には、虫こぶ形成性の害虫による被害を軽減するため、新たな防除手法の開発に将来繋がる可能性もあります。

 

【その他PRしたい特記事項】

　本成果の一部はJSPS科学研究費（JP17H03947およびJP20K21316：代表 徳田）の助成を受けたものです。

 

論文へのリンク

https://rdcu.be/cJkYe

 

佐賀大学農学部システム生態学分野（徳田）HP：

http://systeco.ag.saga-u.ac.jp/Home.html/Home.html

 

【佐賀大学教員活動ＤＢのリンク先】

徳田　誠 准教授　

https://research.dl.saga-u.ac.jp/profile/ja.1e89bf9ca7e18a8f.html

 

【本件に関する問い合わせ先】

佐賀大学農学部　准教授　徳田 誠

TEL: 0952-28-8792

E-mail: tokudam@cc.saga-u.ac.jp