トマトの「助けを求める叫び」を黙らせる害虫の秘けつは「唾液」にあると判明

植物には目も口も手足もありませんが、外敵に襲われた時に周囲へ助けを求めたり危機を知らせたりする手段を持っている種が多くあります。ペンシルベニア州立大学の研究チームが、トマトの防御反応である「助けを求める叫び」を無効化しながら害虫が葉を食べ続けられる秘密が「害虫の唾液」にあるという実験結果を報告しました。

Silencing the alarm: an insect salivary enzyme closes plant stomata and inhibits volatile release - Lin - - New Phytologist - Wiley Online Library
https://nph.onlinelibrary.wiley.com/doi/10.1111/nph.17214

'Like a horror movie': Caterpillar silences tomato's cry for help, scientists find
https://phys.org/news/2021-02-horror-movie-caterpillar-silences-tomato.html

「植物はストレスにさらされると何らかの反応を示す」という現象は、過去の研究でも示されています。例えば、サツマイモの一種は敵襲を受けると匂い物質を使って周知を行うことが判明しています。

サツマイモには「匂い」で敵襲を他のサツマイモに伝える品種がある - GIGAZINE

また、トマトやタバコに水不足や物理的損傷などのストレスを与えると、超音波を発するという実験結果も発表されました。

ストレスを受けた植物は「超音波の悲鳴」を上げていると研究で判明 - GIGAZINE

さらにトマトは、葉を虫にかじられると、植物揮発性化学物質(HIPV)を放出し、虫に卵を植え付けるハチをおびき寄せることが確認されています。ペンシルバニア州立大学の研究チームは、このHIPVの放出を「助けを求める叫び」と表現しています。

しかし、害虫によるトマトの食害はやまず、農業従事者にとっても大きな問題となり続けていることから、トマトが虫に対する防御手段を持っているのに対して、虫もまた生き延びるためにHIPVの放出を無効化する手段を持っていることが考えられます。それにもかかわらず、虫がHIPVを無効化しているメカニズムについてはほとんど解明されていませんでした。

研究チームは、このメカニズムの秘密を探るべく、アメリカタバコガ(学名：Helicoverpa zea)の幼虫に注目しました。

アメリカタバコガの幼虫はトマトやタバコ、トウモロコシ、ピーマンなどさまざまな農作物を食い荒らして深刻な被害を与えることから、(PDFファイル)特定重要病害虫に指定されています。研究チームは、アメリカタバコガの幼虫の唾液に含まれるグルコースオキシダーゼが、植物の表面上にある気孔のグルコース濃度を枯渇させて開かなくさせ、HIPVの放出を防いでいるのではないかと考えました。

そこで、研究チームは遺伝子編集技術のCRISPR-Cas9を使って、唾液にグルコースオキシダーゼを含む幼虫と含まない幼虫の2種類を用意。それぞれの幼虫にトマトの葉を食べさせ、HIPVの放出を検出しました。その結果、唾液にグルコースオキシダーゼを含まない幼虫は、HIPVの放出を止めることができなかったことがわかりました。

ペンシルベニア州立大学で昆虫学を研究するゲイリー・フェルトン教授は「アメリカタバコガの幼虫はアメリカ全土に生息しており、トウモロコシや綿花、大豆、イチゴなどにも食害を与えています。今回の研究結果に基づいて、グルコースオキシダーゼから受ける影響が少なくなるように品種改良をするなどといった予防戦略を取ることができるかもしれません」と語っています。

なお、フェルトン教授の率いる研究チームでは、他の種類の幼虫でも同様の現象が発生するかどうかを調査しているとのことです。