葉1枚から植物の防御応答を数値化する指標を開発~病害虫防御に関わる薬剤開発や育種への貢献に期待~

2026-11-09 名古屋大学

名古屋大学などの研究グループは、植物の葉1枚から病害虫に対する防御応答の状態を数値化する「トランスクリプトミックバイオマーカー」を開発した。植物は病原体に対してサリチル酸(SA)、植食性昆虫に対してジャスモン酸(JA)を中心とする防御応答を示すが、自然環境では複数の刺激が同時に作用するため、その状態を定量的に評価することは難しかった。研究チームは、SAとJAの濃度を64通りに変化させたシロイヌナズナの全遺伝子発現データを取得し、それぞれのホルモンに対する応答状態を推定する指標を構築した。さらに、野外で自然の植食者群集にさらされた植物2,381個体に適用し、植物の遺伝子発現から推定した防御状態と、実際に葉を食べている昆虫群集の構成との関連を確認した。植物の防御状態を葉1枚から評価できるため、病害虫防御薬剤の開発や、害虫に強い作物品種の育種に役立つ基盤技術として期待される。

葉1枚から植物の防御応答を数値化する指標を開発~病害虫防御に関わる薬剤開発や育種への貢献に期待~

<関連情報>

トランスクリプトームバイオマーカーにより、シロイヌナズナにおける野外での草食動物による食害下でのジャスモン酸およびサリチル酸の状態が明らかになった Transcriptomic biomarkers reveal jasmonic and salicylic acid states under field herbivory in Arabidopsis thaliana

Atsuki Tomita, Taro Maeda, Natsumi Mori-Moriyama, Yasuyuki Nomura, Yuko Kurita, Makoto Kashima, Shigeyuki Betsuyaku, Yasuhiro Sato & Atsushi J. Nagano

Communications Biology  Published:06 November 2026

DOI:https://doi.org/10.1038/s42003-026-11263-z

Abstract

Plants coordinate defence against pathogens and herbivores through the crosstalk between salicylic acid (SA) and jasmonic acid (JA) signalling pathways. However, little is known about how plants integrate the phytohormone concentration profiles to shape defence states in complex field environments. Here we show that systematically varying combinatorial SA and JA concentrations in Arabidopsis thaliana reveals 43 distinct combination-specific transcriptional signatures beyond SA–JA antagonism. Leveraging these data, we develop and validate machine-learning-based transcriptomic biomarkers that independently measure the SA and JA response states from gene-expression data. Applying these biomarkers to field-grown A. thaliana shows that SA/JA response states are associated with the abundance and co-occurrence patterns of herbivores on individual plants. Our study provides a strategy for decoding hormonal responses to biotic environments from field transcriptomes, bridging the gap between molecular signalling and ecological dynamics.

1207植物保護
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