著者の所属・活動拠点の国は、中国です。

掲載誌：Plants

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

トビイロウンカは、イネの葉や葉鞘（茎を包む葉の付け根部分）から養分を吸い、ウイルス病も媒介する害虫で、毎年大きな収量被害をもたらしています。論文によれば、抵抗性をもつ品種の開発が、経済的で環境負荷の少ない対策とされています。

研究チームが注目したのは、イネの遺伝子OsJAC1です。この遺伝子がつくるタンパク質は、植物の二次代謝物の合成に関わるとされる部分と、糖を認識する「レクチン」と呼ばれる部分をあわせもちます。これまでの研究で、OsJAC1は植物ホルモンのジャスモン酸に反応して発現が高まること、また病原菌への抵抗性に関わることが報告されていました。一方で、同じイネ品種でOsJAC1を壊すと、いもち病や白葉枯病にはむしろ強くなるという報告もあります。ジャスモン酸は害虫に対する防御で中心的な役割を果たすホルモンですが、OsJAC1が害虫、とくにトビイロウンカへの防御にどう関わるかは調べられていませんでした。研究チームはこの点を明らかにしようとしました。

何を、どのように調べたか

研究チームは、イネ品種「中花11号」をもとに、OsJAC1を過剰に働かせた系統を2つと、ゲノム編集技術CRISPR/Cas9でOsJAC1を壊した系統を2つ作りました。これらと元の品種（野生型）を、温室で育てた4〜5葉期の苗で比べました。

まず、OsJAC1がイネのどの部位で多く働いているか、トビイロウンカの加害やジャスモン酸の一種（メチルジャスモン酸）の散布で発現がどう変わるかを時間を追って測りました。

抵抗性の評価では、幼虫を小さな袋に入れてイネの茎元に取り付け、48時間吸汁させました。その間に出した甘露（ウンカの排泄物で、どれだけ汁を吸ったかの目安になります）の重さと、幼虫の体重の増え方を測りました。また、加害7日後の株の様子も観察しました。

さらに、仕組みを探るため、過剰発現系統と野生型について、加害前（0時間）と加害24時間後に、どの遺伝子がどれだけ働いているかを網羅的に調べました。そのうえで、注目した遺伝子の発現を個別に確かめ、防御物質モミラクトンA・Bの量と、ジャスモン酸およびその活性型であるJA-Ileの量を測定しました。

主な報告結果

OsJAC1は、ウンカが加害する葉身と葉鞘で主に発現していました。ウンカの加害でもメチルジャスモン酸の散布でも発現は速やかに高まり、どちらも6時間後に最も高くなりました。

抵抗性の比較では、過剰発現系統のイネでは野生型より甘露の量が少なく、幼虫の体重の増え方も小さくなりました。逆に、OsJAC1を壊した系統では甘露の量が増え、幼虫の体重もより増えました。加害7日後には、過剰発現系統は緑で健全なままでしたが、壊した系統は激しくしおれて黄化しました。研究チームは、OsJAC1がトビイロウンカへの抵抗性を高める方向に働くと結論づけています。通常の生育条件では、過剰発現系統の草丈がやや低い以外、見た目に目立った違いはありませんでした。

遺伝子発現の解析では、過剰発現系統は野生型と比べ、加害前の時点で2387個の遺伝子の発現が高く、443個が低くなっていました。加害24時間後には、高い遺伝子が614個、低い遺伝子が2898個でした。発現が高まった遺伝子には、加害前と加害後の両方で「ジテルペノイド生合成」という代謝経路に関わるものが多く含まれていました。

この経路でつくられるモミラクトンは、イネが外敵に対して作る防御物質（ファイトアレキシン）の一つです。その合成に関わる10個の主要な遺伝子が、加害前・加害後とも過剰発現系統で高く発現していました。加害24時間後には、モミラクトンAとBのいずれも、過剰発現系統で野生型より多く蓄積していました。

ジャスモン酸とJA-Ileの量は、加害前には両系統で差がありませんでした。ところが加害後には、過剰発現系統で大きく増え、12時間後には野生型より有意に多くなりました。あわせて、ジャスモン酸の合成やその働きを促す遺伝子群が過剰発現系統で高く発現していました。その中には、モミラクトンの合成遺伝子を動かす調節役であるOsMYB133とOsbHLH5も含まれます。一方、ジャスモン酸の働きを抑えるOsJAZ11の発現は低くなっていました。

この報告が示すこと

研究チームは次のような流れを提案しています。OsJAC1は、ウンカに襲われたときのジャスモン酸の増加を強め、その結果として調節役の遺伝子が働き、防御物質モミラクトンの蓄積が促されるというものです。過剰発現系統では、加害前から防御関連の遺伝子が高めに働いていましたが、ジャスモン酸の量や見た目には違いがありませんでした。著者らはこれを、防御の準備は整えつつ実際の発動は攻撃を受けるまで控える「プライミング」と呼ばれる状態だと解釈しています。そして、こうした仕組みのおかげで、生育を大きく損なわずに抵抗性を高められている可能性があると述べています。

一方で、限界も示されています。収量への影響は野外で確かめておらず、温室での結果にとどまります。モミラクトンがトビイロウンカに直接害を与えるという証拠はまだなく、モミラクトンの蓄積と抵抗性との結びつきは、遺伝子操作の結果と相関に基づくものです。OsJAC1の各部分が具体的にどのような仕組みでこれらの作用を起こすのかも、実験による検証が必要とされています。さらに、OsJAC1は害虫には抵抗性の方向に働く一方で、いもち病などの病気には弱くする方向に働くという報告があります。このため著者らは、品種改良に用いる際には慎重な検討が必要だと述べています。

原著論文の著者・所属：Jie Wang（Key Laboratory of Crop Biotechnology of Fujian Higher Education Institutes, Key Laboratory of Biological Breeding for Fujian and Taiwan Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Vector Biology and Pathogen Control of Zhejiang Province, School of Life Sciences, Huzhou Normal University, Huzhou 330500, China）、Na Sun（Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Runbin Zhong（Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Jinyi Tian（Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Rongrong Xue（Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Yingying Zheng（Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Yuanyuan Song（Key Laboratory of Crop Biotechnology of Fujian Higher Education Institutes, Key Laboratory of Biological Breeding for Fujian and Taiwan Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Rensen Zeng（Key Laboratory of Crop Biotechnology of Fujian Higher Education Institutes, Key Laboratory of Biological Breeding for Fujian and Taiwan Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）、Dongmei Chen（Key Laboratory of Crop Biotechnology of Fujian Higher Education Institutes, Key Laboratory of Biological Breeding for Fujian and Taiwan Crops, Ministry of Agriculture and Rural Affairs, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China; Key Laboratory of Ministry of Education for Genetics, Breeding and Multiple Utilization of Crops, State Key Laboratory of Agricultural and Forestry Biosecurity, College of Agriculture, Fujian Agriculture and Forestry University, Fuzhou 350002, China）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Jie Wang, Na Sun, Runbin Zhong, et al. OsJAC1 Positively Regulates Brown Planthopper Resistance in Rice Through Priming of Diterpenoid Biosynthesis and Amplification of Jasmonic Acid Signaling. Plants（出版社：Multidisciplinary Digital Publishing Institute） 2026-09-17. DOI: 10.3390/plants15182840. 原著ライセンス：CC BY.