生物機能利用研究部門

昆虫植物相互作用ユニット

役割

昆虫が寄主植物を選択して加害する機構や、植物の耐虫機構の解明を通して、昆虫-植物間の相互作用で鍵となる遺伝子等を探索し、これらを利用した革新的な耐虫性育種素材や害虫防除資材を開発するための基盤整備を行います。

主な研究テーマ

1. ウンカ・ヨコバイ類とイネの加害・耐虫機構に関わる因子の解明。

ウンカ・ヨコバイ類はイネの重要害虫です。これらの吸汁性害虫に高度な抵抗性を示す育種素材の提案を行うために、ウンカ・ヨコバイ類に対するイネの抵抗性遺伝子や、吸汁を成立させる昆虫側の遺伝子等の機能を解明します。

トビイロウンカに一週間加害を受けた日本型イネ品種(左)と日本型イネ品種に抵抗性遺伝子を導入した系統(右)の様子。
複数の抵抗性遺伝子を用いて、最適な組み合わせを探します。

イネの抵抗性遺伝子Bph1を打破するトビイロウンカが持つ加害遺伝子の連鎖地図上の位置。
加害遺伝子を特定して、加害型のトビイロウンカが発達しない抵抗性品種の開発につなげます。

主な研究テーマ

2.植物の保有する耐虫性物質の機能や、鱗翅目害虫の寄主植物選択機構の解明。

シュウ酸カルシウム針状結晶や乳液タンパク質などの、植物由来の様々な耐虫因子と昆虫の打破機構を解明すると共に、鱗翅目害虫の寄主植物の選択機構を解明します。これらの知見を利用して、耐虫性作物や害虫防除資材の開発、害虫の量や作物の被害程度を種々の生態因子から予想することを通じて、害虫の被害を持続的に軽減する新技術の開発に貢献します。

キウイフルーツ果実から精製したシュウ酸カルシウム針状結晶の電子顕微鏡写真。

シュウ酸カルシウム針状結晶とシステインプロテアーゼの相乗的な耐虫効果。
エリサン幼虫にシステインプロテアーゼ単独、シュウ酸カルシウム針状結晶単独及び、両方同時に塗布した葉を食べさせ、耐虫効果を比較した。(A)何も塗布しない、(B)シュウ酸カルシウム針状結晶を塗布、(C)システインプロテアーゼを塗布、(D)シュウ酸カルシウム針状結晶とシステインプロテアーゼを両方塗布。(D)の両方塗布した場合のみ、顕著な耐虫効果が見られる。

植食動物および肉食動物の生物量(現存量)を定量的に予測する食物網新数理モデルの図。
害虫の被害を持続的に軽減する新技術の開発に貢献します。


メンバー

ユニット長: 田村泰盛
上級研究員:今野浩太郎
主任研究員:井上尚長谷川毅木原眞実松本由記子小林徹也

メンバーの主要成果 (プレスリリースした成果など)

(原著論文) (過去5年以内に発表したもの)

  • Kotaro K (2016) General parameterized mathematical food web model that predicts a stable green world in the terrestrial ecosystem. Ecol Monogr 86, 190-214.
  • Matsumoto Y, Hattori M (2016) GENE SILENCING BY PARENTAL RNA INTERFERENCE IN THE GREEN RICE LEAFHOPPER, Nephotettix cincticeps (HEMIPTERA: CICADELLIDAE). Arch Insect Biochem Physiol. 91(3), 152-164.
  • Kobayashi T (2016) Evolving ideas about genetics underlying insect virulence to plant resistance in rice-brown planthopper interactions. J Insect Physiol. 84, 32-39.
  • Yamamoto-Kihara M, Yukuhiro F, Yasue H, Kotani E and Mori H (2016) Identification of a Novel Secretory Gland Producing C-type Lectin in the Flesh Fly (Sarcophaga peregrina) and its Characterization. Japan Agricultural Research Quarterly 50(1),57-62.
  • Asano T, Tamura Y, Yasui H, Satoh K, Hattori M, Yasui H, Kikuchi S (2015) The rice GRH2 and GRH4 activate various defense responses to the green rice leafhopper and confer strong insect resistance. Plant Biotechnology 32 215-224.
  • Inoue TA, Ito T, Hagiya H, Hata T, Asaola K, Yokohari F, Niihara K (2015) K+ Excretion: The Other Purpose for Puddling Behavior in Japanese Papilio Butterflies. http://dx.doi.org/10.1371/journal.pone.0126632 .
  • Hattori M, Komatsu S, Noda H, Matsumoto Y (2015) Proteome Analysis of Watery Saliva Secreted by Green Rice Leafhopper, Nephotettix cincticeps. PLoS ONE 10(4): e0123671. doi:10.1371/journal.pone.0123671
  • Matsumoto Y, Suetsugu Y, Nakamura M, Hattori M (2014) Transcriptome analysis of the salivary glands of Nephotettix cincticeps (Uhler). J Insect Physiol 71:170-176.
  • Xue J, Zhou X, Zhang CX, Yu LL, Fan HW, Wang Z, Xu HJ, Xi Y, Zhu ZR, Zhou WW, Pan PL, Li BL, Colbourne JK, Noda H, Suetsugu Y, Kobayashi T, Zheng Y, Liu S, Zhang R, Liu Y, Luo YD, Fang DM, Chen Y, Zhan DL, Lv XD, Cai Y, Wang ZB, Huang HJ, Cheng RL, Zhang XC, Lou YH, Yu B, Zhuo JC, Ye YX, Zhang WQ, Shen ZC, Yang HM, Wang J, Wang J, Bao YY, Cheng JA (2014) Genomes of the rice pest brown planthopper and its endosymbionts reveal complex complementary contributions for host adaptation. Genome Biol 15:521.
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  • Inoue TA, Hata T, Asaoka K, Ito T, Niihara K, Hagiya H, et al. (2012) Japanese Papilio butterflies puddle using Na+ detected by contact chemosensilla in the proboscis. Naturwissenschaften. 99(12), 985-998. doi: 10.1007/s00114-012-0976-3. pmid:23138974 .
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