ゾウムシは寄生植物の花形成機構を操作して “果実状の虫こぶ”をつくる
ポイント
?昆虫が植物の発生プログラムを改変して作らせる “虫こぶ”（注１）の形成メカニズムの一端を明らかにしました。
?寄生植物アメリカネナシカズラ（注２）に誘導される虫こぶでは、形成の初期段階において、通常は花の形成に関与する遺伝子群が活性化し、茎から“果実状の虫こぶ”を誘導していることを発見しました。
?通常は光合成をほとんど行わない寄生植物ですが、その虫こぶでは光合成が活性化していました。虫こぶでの光合成が内部のゾウムシ幼虫の成長に重要な役割を果たしていることを発見しました。
概要
昆虫などが植物に寄生して形成される「虫こぶ」は、昆虫が植物に働きかけてその発生プログラムを改変することで誘導される、異常発達した組織です。虫こぶは、誘導した昆虫にとっての餌場や天敵からのシェルターとして機能するため、「延長された表現型」（注３）の典型例として、生物学のさまざまな分野から注目を集めてきました。しかし、その形成の分子機構には、いまだ多くの未解明な点が残されています。
東北大学大学院生命科学研究科の別所-上原奏子助教らと富山大学学術研究部理学系の土`田努准教授らの研究グループは、寄生植物アメリカネナシカズラと、その上に虫こぶを形成する甲虫マダラケシツブゾウムシ（注４）の飼育系を用いて、虫こぶ形成時に植物の花を形成する遺伝子群が活性化していることを発見しました。加えて、通常は光合成を行わない完全寄生植物であるアメリカネナシカズラにおいて、虫こぶ内部では光合成関連遺伝子の発現が上昇しデンプンが蓄積していること、光合成が虫こぶ内で成長する幼虫の発達に重要であることも明らかにしました。この研究は、虫こぶの多様性や進化を理解するうえで重要な知見を提供します。この研究成果は、2025年8月21日に国際誌Plant Directに掲載される予定です。
用語解説
注1. 虫こぶ
昆虫などが植物に誘導する異常発達した器官であり、誘導昆虫にとっての餌場や天敵からのシェルターとして機能する。カメムシ目、ハチ目、ハエ目、チョウ目、甲虫目など、虫こぶを形成する昆虫は多岐にわたり、また約600種の被子植物に形成されることから、虫こぶは自然界に広く見られる現象となっている。虫こぶを形成する昆虫と植物の関係は、一般に高い特異性を示す。
注2. アメリカネナシカズラ（Cuscuta campestris）
ヒルガオ科のつる性植物。根をもたず、葉は退化して鱗片葉のみをもち、植物体のほとんどは糸状の茎で構成される。全寄生性というグループに属し光合成をほとんど行わず、他の植物に寄生し、栄養分を吸収して生きる。
注3. 延長された表現型
生物の遺伝子の働きが、その体の構造や機能だけでなく、外部環境や他の生物の性質にも影響を与えるという進化生物学の概念。昆虫による虫こぶ形成は、昆虫の遺伝子が自身の体外にある植物の構造を、自己の利益のために操作している例として考えられている。
注4. マダラケシツブゾウムシ（Smicronyx madaranus）
アメリカネナシカズラに寄生し、茎の節に虫こぶを形成する体長2?3 mmの甲虫。在来種。成虫もアメリカネナシカズラの茎を摂食する。
研究内容の詳細
ゾウムシは寄生植物の花形成機構を操作して “果実状の虫こぶ”をつくる[PDF, 1MB]
論文情報
論文名
Parasitic-plant parasite rewires flowering pathways to induce stem-derived galls
著者
Naga Jyothi Udandarao, Yuki Yamashita, Ryo Ushima, Tsutomu Tsuchida*, Kanako Bessho-Uehara*
*責任著者：*富山大学学術研究部理学系 准教授 土`田努
*東北大学大学院生命科学研究科 助教 別所-上原奏子
掲載誌
Plant Direct (Wiley)
DOI
https://doi.org/10.1002/pld3.70099
お問い合わせ
富山大学学術研究部理学系
准教授 土`田 努（つちだ つとむ）
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