［要約］

クワの葉がカイコ以外の昆虫に対して強い毒性と耐虫性を持つことと、その原因がクワの葉から滲出する白い乳液に高濃度で含まれる糖代謝の阻害剤として知られる３種の糖類似アルカロイド物質や高分子物質などの成分にあることを解明した。

農業生物資源研究所・昆虫適応遺伝研究グループ・昆虫植物間相互作用研究チーム

［連　絡　先］029-838-6085
［分　　　類］知的貢献
［キーワード］クワ、乳液、耐虫性、糖類似アルカロイド、カイコ、エリサン、ヨトウガ

［背景・ねらい］

クワを含む数万種にも及ぶ多くの植物が葉の傷口から乳液を出すが、乳液成分とその本来の機能については未知の点が多かった。最近、我々はパパイアやイチジクの乳液に含まれ るシステインプロテアーゼというタンパク質分解酵素が植物を昆虫の食害から守る耐虫性タンパク質であることを世界で初めて示したが、この結果は乳液・乳液成分が植物の耐虫性に重要であることを示唆していた。一方、クワはカイコの良好な餌であり、耐虫性や昆虫に対して毒性がある植物とは考えられて来なかった。一方で、葉が柔らかく栄養価に富むにもかかわらず、野生状態で昆虫に食害を受けることが少ないため、何らかの耐虫性の存在が推測された。そこで、クワの耐虫性とクワ乳液が耐虫性に果たす役割について検証した。

［成果の内容・特徴］

1. エリサン・ヨトウガにクワ葉を摂食させた場合、いずれも成長せず死亡したが、細切り水洗処理により乳液を除去した葉を摂食させたところ、エリサン・ヨトウガは死亡することなく成長した（図１）。
2. クワ乳液成分をNMRを用いて分析したところ、糖代謝酵素阻害剤として知られ血糖値上昇抑制効果も報告される３種の糖類似アルカロイドが乳液合計の2.5%（乾重の18%）の高濃度で存在しており、石垣島産・つくば市産の野生クワで濃度が特に高かった（図１）。
3. 人工飼料を用いて、乳液および乳液成分の毒性・成長阻害活性を調べたところ、クワ乳液と糖類似アルカロイドは、ともにエリサンに対し顕著な成長阻害活性を示した。一方、カイコは糖類似アルカロイドで全く成長を阻害されず、生理適応機構の存在が示唆された。クワ乳液の耐虫性は石垣島産の野生クワでは糖類似アルカロイドと未知の高分子因子により同程度ずつ担われていた（図２）。
4. 今回の結果は、以前の我々のパパイア乳液に関する研究と合わせ、植物乳液とその成分が一般的に植物の耐虫性機構を担うこと、および植物乳液が農薬・医薬として、あるいは作物の耐虫性育種に利用できる可能性をもった有用な生理活性物質の宝庫であることを示唆している。

図１：クワ乳液の耐虫活性と乳液に含まれる糖類似アルカロイド 写真（左）：ヨトウガ幼虫にクワ葉を摂食させたもの。写真（右）：クワ葉を細切り水洗処理で乳液を洗い流して摂食させたもの。矢印はクワ葉から分泌される乳液。 右図：クワ乳液に高濃度で含まれ糖代謝阻害剤で血糖上昇抑制効果が報告されている３種の糖類似アルカロイドの構造式

図２ クワ乳液および糖類似アルカロイドのエリサンに対する成長阻害効果 クワ乳液はエリサンに対し顕著な成長阻害活性を示す（Ａ）．糖類似アルカロイド自体もエリ サンに対し顕著な成長阻害活性を示す（Ｂ，Ｃ）．カイコは糖類似アルカロイドで全く成長を 阻害されず（Ｄ），糖類似アルカロイドに生理的に適応している．クワ乳液の耐虫性は糖類似 アルカロイドと未知の高分子因子によって担われている（Ｅ）．グラフ中の％は死亡率（Ａ−Ｃ）．

［成果の活用上の留意点・波及効果・今後の展望等］

1. 植物乳液は有用物質探索の標的を絞りやすく、比較的少数の物質が高濃度で含まれるため、物質の精製が容易であり、今後世界に何万種類も存在している乳液を出す植物の乳液から、数多くの有用な生理活性物質が発見されるものと期待される。
2. 植物乳液中に存在する有用物質を利用した新たな農薬の開発や耐虫性育種が進むものと期待される。

［その他］

研究課題名　　　　：植物の乳液・滲出液および局所・微細構造が担う耐虫防御の発現機構に関する研究
予算区分　　　　　：科研費基盤Ｂ
中期計画課題コード：A662-2
研究期間　　　　　：03〜05年度
研究担当者　　　　：今野浩太郎、小野裕嗣、中村匡利、和佐野直也、立石剣、平山力、田村泰盛､服部誠、小山朗夫、河野勝行
発表論文等　　　　：1)Konno K., Ono H., Nakamura M., Tateishi K., Hirayama H., Tamura Y., Hattori M., Ko
yama A., Kohno K. (2006) Mulberry l atex rich in anti-diabetic sugar-mimic alkaloids force
s dieting on caterpillars. Proc. Natl. Acad. Sci. USA 103, 1337-1341.