悪名高いキャベツガが形勢を逆転させている。この害虫ではアブラナ科の防御が機能しないだけでなく、誘引物質にもなっていると研究者らは報告している。彼らは、これらの植物の防御物質がメスのキャベツガの匂い信号としてどのように機能し、葉に卵を産むことができるかを明らかにしました。科学者らは、この結果には農薬を使用しない防除戦略の開発の可能性があると述べている。
カリフラワーなど、および菜種、マスタード、ホースラディッシュ…: キャベツ科 (アブラナ科) の多くの代表者は、人間にとって重要な作物および食用植物です。しかし、それらを好むのは私たちだけではありません。昆虫の種類によっては、その葉を狙うものもいます。しかし、キャベツ植物もそれらに対して無力ではありません。昆虫が葉を噛むと、いわゆるイソチオシアネートが生成され、攻撃者を病気にし、その匂いで攻撃を阻止します。しかし、アブラナ科の栽培における最悪の害虫の 1 つとなると、これらの植物の防御機能は失敗します。キャベツの蛾 (Plutella xylostella) は進化の過程でこの防御システムに対する耐性を獲得しており、そのためアブラナ科の代表植物を攻撃することができます。防除策がなければ、毛虫は農業に大きな被害を与える可能性があります。
免疫物質は誘引物質として機能する
これまでの研究では、害虫が防御物質によく耐えるだけでなく、防御物質に魅力を感じていることさえ示されています。南京農業大学のShuang-Lin Dong氏率いる科学者らは今回、コナガが宿主植物を見つけるための匂いの合図としてイソチオシアネートを実際にどの程度利用しているのか、そして何よりもその概念の根底にある分子機構を調査した。まず、科学者たちはイソチオシアネートの魅力を探るために実験を実施しました。 「メスのコナガの行動実験を通じて、3 つの特定のイソチオシアネートが産卵の重要な信号であることを示すことができました」と Shuang-Lin Dong は報告しています。
次に科学者たちは、どの昆虫センサーがこれらの物質の検出に関与しているのかという問題を調査しました。これを行うために、彼らはまずメスの蝶で特異的に形成されるすべての嗅覚受容体を記録しました。次に、彼らは、作成したセンサーを使った実験を実行できるようにするために、カエルの卵でこれらの受容体の遺伝子を発現させました。 「この方法を使用して、個々の嗅覚受容体のどれがどの匂いに反応するかを判断することができました。受容体OR35とOR49は、以前に産卵に重要であると我々が特定していた3つのイソチオシアネートに特異的に反応することが判明した」と共著者でイエナのマックス・プランク化学生態学研究所のマーカス・クナーデン氏は言う。しかし、実験では、2つの受容体が他の植物の香りや蛾の性的誘引物質には反応しないことが示された。
植物保護の可能性
2つのセンサーがメスのコナガの知覚に実際に役割を果たしているかどうかをさらに確認するために、研究者らは遺伝子工学を利用して、一方または両方の受容体を生成できなくなった昆虫の系統を作成した。これらのいわゆるノックアウト変異体を使った実験では、蛾の2つの嗅覚受容体のうちの1つが不活化されると、イソチオシアネートの匂いがする通常好まれる植物に産む卵の数が大幅に減ることが示された。両方の受容体のスイッチがオフになると、蛾は通常は魅力的な防御物質を検出できなくなります。 OR35 と OR49 はおそらく、産卵シグナルとしてイソチオシアネートを検出するために特別に進化したのではないかと科学者らは結論付けています。
「受容体が 2 つあるという事実は驚くべきことのように思えます。ただし、受容体は異なる感度でイソチオシアネートを検出します」と Shuang-Lin Dong 氏は言います。したがって、より感度の高い受容体はメスの蝶が遠くから植物を見つけることができる一方、もう一方の受容体は植物上の高濃度の物質を検出するのに役立ちます」と科学者は説明します。研究者らは現在、他の害虫も特別な受容体を使って植物防御物質を自らの情報源として利用しているかどうかを確認するためのさらなる調査を計画している。
キャベツガの高度な戦略に関する情報は、広範囲にわたる作物害虫の防除を改善するのに役立つ可能性があります。「私たちの結果は 2 つのアプローチを提供します」と Shuang-Lin Dong 氏は言います。誘引物質と同様に誘引物質。一方で、他の物質を使ってイソチオシアネートの認識を操作し、蝶が宿主植物を見つけられないようにすることもできます」と科学者は言う。
出典: Max Planck Institute for Chemical Ecology、専門記事: Current Biology、doi: 10.1016/j.cub.2020.08.047
