大阪府立住吉高等学校サイエンス部

日本農芸化学会

田部瑞貴，中井星奈，中川実香（顧問：小畑洋一，浅田新之介）

アブラナ科植物とその食害昆虫をめぐる化学生態
本 研 究 は， 日 本 農 芸 化 学 会 2016 年 度（平 成 28 年 度） 大 会（開 催 地： 札 幌 コ ン ベ ン シ ョ ン セ ン タ ー）「ジ ュ ニ ア 農 芸 化学 会 2016」 で 発 表 さ れ た も の で あ る． ア ブ ラ ナ 科 植 物 が グ●

ルコシノレートならびにその代謝産物であるイソチオシアネートを多く含有することに着目し，植物を摂取するモンシロチョウ幼虫と外敵アオムシコマユバチの関係までを考察した，たいへん興味深い研究であった．とで加水分解され，イソチオシアネート（辛子油）に変化する（図 1A）．一般的にモンシロチョウの幼虫は，アブラナ科植物を食草としているといわれており，アブラナ科植物とモンシロチョウの独特な関係に注目しアブラナ科植物を原点とする食物連鎖を構成する異種生物間（アブラナ科植物‒モンシロチョウ‒アオムシコマユバチ）

化学と生物の関係を解明するため化学生態学的観点から研究を行っ
本研究の背景・目的，方法，結果および考察【背景・目的】

た．
【方法】
・使用したアブラナ科植物

キャベツ，ブロッコリー，ダイコンなどのアブラナ科

今回の実験で使用したアブラナ科植物は，大阪府立住植物の細胞内には，グルコシノレート（辛子油配糖体）

吉高等学校の圃場で育てたものを使用した．アブラナ科が存在し，細胞内の異なる区画または別々の細胞に酵素植物は，青首大根の一種である耐病総太り，アブラナ，ミロシナーゼが存在する．細胞が食害を受けるなどして桜島大根を使用した．

破壊され，グルコシノレートとミロシナーゼが混ざるこ

図1 ■ アブラナ科に含まれるグルコシノレートとその性質
A）アブラナ科植物中のグルコシノレートの一種シニグリンからミロシナーゼによるアリルイソチオシアネート生成，B）モンシロチョウ幼虫のアブラナ科植物摂食試験，C）
アブラナ科植物のグルコシノレート含有量とモンシロチョウ幼虫による摂食回数，D）ア
ブラナ科植物摂食後モンシロチョウ幼虫のグルコシノレート含有量．

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と反応させイソチオシアネートに変化させた後，シリカ・イソチオシアネートの測定方法
グルコシノレートをすべてイソチオシアネートに変化を採用した．測定せた葉の粉末を作製した．この粉末を用いて，グルコシする試料（葉など）1.00 g を乳鉢と乳棒ですりつぶし，ノレートを含まない人工飼料を作製した．アブラナ科植純水 1,000 µL を混ぜ，2,000 µL のマイクロチューブに入物 の 葉 粉 末 と カ イ コ 用 の 人 工 飼 料（イ ン セ ク タ F-II,れ，30 C で 30 分間保温した．それを 15,000 回転の遠心NOSAN）と純水を混ぜた．そして，混ぜたものを電子分離機に 5 分間かけ，上澄み液 400 µL とアンモニア・エレンジで沸騰するまで加熱後，シャーレに塗布する．

タノール混合水溶液（エタノール 390 mL に市販の 28％・モンシロチョウとアオムシコマユバチの接触試験●

日本農芸化学会させ，それを計測する

化学と生物ゲルで 2〜3 日乾燥させ，イソチオシアネートを揮発さ

グロート法

アンモニア水 10 mL 加えたもの）1,600 µL を混ぜ，30 C

蓋付シャーレ内に，人工飼料で飼育したモンシロチョ

で 60 分 間 保 温 す る． そ の 後，50％ 酢 酸 80 µL を 入 れ，ウの幼虫 1 匹，野生で育ったモンシロチョウの 3 齢幼虫

15,000 回転の遠心分離機に 5 分間かけ，上澄み液 400 µL（学校内にて捕獲）1 匹，アオムシコマユバチ 5 匹を入れと 25 倍希釈グロート試薬（ニトロプルシドナトリウム150 分間で，アオムシコマユバチが幼虫に接触し，幼虫0.5 g と塩酸ヒドロキシルアミン 0.5 g を 10 mL の純水にが抵抗を見せた回数（幼虫が寄生された回数）を計測し溶 か し， そ れ に 炭 酸水素ナトリウムを加え， 純 水 でた．

21 mL にメスアップしたものに 3％臭素水 4 mL を混合し【結果】た．使用時は純水で 25 倍希釈）1,600 µL を混ぜ，45 分

・モンシロチョウの食草選択実験

間待つ．その後，15,000 回転の遠心分離機にかけ，上澄

3 種のアブラナ科植物のイソチオシアネート濃度は，み液を分光光度計で 600 nm の吸光度を測定する．この耐病総太りが 521 µg/mL，桜島大根が 715 µg/mL，アブ吸光度を，あらかじめ測定しておいたアリルチオウレアラナが 606 µg/mL だった．また，モンシロチョウの幼の検量線よりチオウレア含量を求め，イソチオシアネー

虫の摂食回数は，耐病総太りが 19 回，桜島大根が 4 回，ト含量に換算する．

アブラナが 1 回だった．最もイソチオシアネート濃度の・モンシロチョウの食草選択ならびにグルコシノレート低い耐病総太りが最も多く選択された．この結果から，定量

モンシロチョウの幼虫の選択する品種はイソチオシア3 種類のアブラナ科植物（耐病総太り，桜島大根，アネート濃度の高い品種ではなく濃度の低い品種であるこブラナ）と，20 時間えさを与えていないモンシロチョとがわかった（図 1C）．

ウの幼虫（3, 4 齢）1 体を同じシャーレ内に入れて，モ・モンシロチョウ幼虫中のグルコシノレート定量

ンシロチョウの幼虫がどの種類の葉を選択するのかを観モンシロチョウの幼虫の体液中のグルコシノレート含察した（図 2B）．

量 の 平 均 は，3 齢 幼 虫 が 約 200 µg/mL, 4 齢 幼 虫 は 約・モンシロチョウ中のグルコシノレート定量

500 µg/mL であった．成長するにつれて体液 1 mL あた

モンシロチョウ幼虫（3 齢幼虫 7 匹と 4 齢幼虫 3 匹）のりに含まれているグルコシノレート量は増加していた体内におけるグルコシノレート量を前項に従い定量し（図 1D）．

た．

・モンシロチョウとアオムシコマユバチの接触試験

・グルコシノレートを含まない人工飼料の作製方法(1)

アオムシコマユバチによって寄生された回数は，人工イソチオシアネートは揮発性が高い性質を利用して，飼料で飼育した幼虫が 9 回，野生の幼虫が 4 回と人工飼葉をすりつぶすことでグルコシノレートをミロシナーゼ料で飼育した幼虫のほうが野生の幼虫よりも多く寄生された．この結果からアオムシコマユバチはグルコシノレートを蓄積している野生の幼虫よりも，グルコシノレートを蓄積していない人工飼料で飼育した幼虫を選択する傾向が認められた（図 2）．
【考察】・モンシロチョウの食草選択実験
モンシロチョウの幼虫は，イソチオシアネート濃度の高い品種をあまり選択せずにイソチオシアネート濃度の

図 2 ■ モンシロチョウとアモムシコマユバチの接触試験A）試験シャーレ全体像，B）モンシロチョウ幼虫拡大．

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低い品種の耐病総太りを選択した．イソチオシアネート
はモンシロチョウの幼虫に対する忌避効果を発揮し，そ化学と生物 Vol. 54, No. 12, 2016

図 3 ■ 今回の実験から示唆されるアブラナ科植物，モンシロチョウ，アオムシコマ
ユバチの関係の忌避効果によりアブラナ科植物は食害を防ごうとしてまとめと今後の展望いると考えられる．

日本農芸化学会

・モンシロチョウ幼虫中のグルコシノレート定量
モンシロチョウの幼虫は，摂取したグルコシノレートレートの動態（体内に吸収しているのか，食べた葉が体を分解するのではなく，体内に蓄積し，外敵への防御物内に残っている）を調べる必要がある．また，アオムシ質としての効果を発揮しているのではないかと推察されコマユバチはどのようにして摂食する幼虫を選択していた．

るのか，実験回数を増やすことで明らかにしていくこと・モンシロチョウとアオムシコマユバチの接触試験が今後の課題である．

グルコシノレートを蓄積している野生の幼虫よりも，グルコシノレートを蓄積していない人工飼料で飼育した幼虫をアオムシコマユバチは選択したことから，外敵を忌避させる効果があると考えられる（図 3）．

文献1) アゲハ人工飼料飼育プロトコール（JT 生命誌研究館 HP）（文責「化学と生物」編集委員）

Copyright © 2016 公益社団法人日本農芸化学会
DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.54.929

化学と生物

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今回の実験結果に対し，幼虫が摂取したグルコシノ

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