殺虫剤抵抗性機構の解析と

今後の課題について

岡山大学資源植物科学研究所

園田昌司

薬剤抵抗性病害虫対策検討会

2012年3月16日 農林水産省講堂 1

昆虫の正常な集団の

大多数を殺す薬量に

対して耐え得る能力が

その系統に発達したこと

殺虫剤抵抗性の定義

2

↓

↓

↓

生存虫

生存虫

生存虫

A剤

A剤

A剤

抵抗性小

抵抗性なし

抵抗性大

第1段階

第2段階

第3段階

3

世界における薬剤抵抗性

殺虫剤 500種以上 (Georghiou, 1994)

殺菌剤 150種以上 (Eckert, 1988)

除草剤 194種 (341バイオタイプ) (横山, 2010)

日本における薬剤抵抗性

殺虫剤 約50種 (浜, 1996)

殺菌剤 約84種 (植物病理学会, 1998)

除草剤 25種 (横山, 2010) 4

殺虫剤抵抗性の原因

1.皮膚透過性の低下

3.標的部位の感受性の低下

2.解毒分解酵素活性の増大

薬剤が体内に浸透しにくくなる

薬剤の体内での分解、体外への排泄

作用点(標的分子)の構造が変化し、

薬剤との相互作用が低下 5

標的部位の感受性の低下による抵抗性

1.有機リン剤抵抗性

有機リン剤はAChEを阻害

中枢神経系の興奮性シナプスにおける神経

伝達はアセチルコリンによって行われる

伝達終了後アセチルコリンエステラーゼ

(AChE)によって速やかに分解される

AChEの分解を受けずに残った

アセチルコリンは興奮性の

刺激を与え続ける AChEのアミノ酸変異

http://ja.wikipedia.orgより引用

6

ツマグロヨコバイやコガタアカイエカのAChE

にはアミノ酸変異が存在しない?

ムギミドリアブラムシで

新たなAChEのアミノ酸

変異の関与示唆

Weblio辞書より引用

Gao et al. (2002) Insect Biochem Mol Biol 32, 765-775 7

2.ピレスロイド剤抵抗性

outside

inside

Domain I Domain II Domain III Domain IV

NH3+ COO-

★

L1014F

(kdr)

★ T929I

★

M918T

(super-kdr)

L1014F

M918T

L1014F

T929I

Weblio辞書より引用

T929I 主にドメインIIのアミノ酸

変異が関与

8

3.ビフェナゼート抵抗性

ナミハダニにおける抵抗性は

母系遺伝

チトクロームbのアミノ酸変異が

抵抗性に関与

4.シクロジエン化合物抵抗性

シクロジエン化合物はGABA

受容体を阻害

GABA受容体における

アミノ酸変異が抵抗性に関与 http://ja.wikipedia.orgより引用

http://www.jppn.ne.jpより引用

9

感受性の低下に基づく抵抗性では

標的部位のアミノ酸変異が関与

抵抗性個体と感受性個体の遺伝子

配列は一部異なる

塩基配列の違いを利用すれば抵抗性

個体を識別できる

モニタリング法の開発が可能 10

解毒分解酵素活性の増大による抵抗性

1.カルボキシルエステラーゼ

有機リン剤、カーバメート剤、ピレスロイド剤

抵抗性に関与

エステル化合物の加水分解を触媒

・遺伝子重複による遺伝子数の増加

・酵素遺伝子に生じた変異による

高活性化

・殺虫剤に結合して作用点への到達を

妨げる(sequestration) 11

2.グルタチオン転移酵素

親油性化合物のグルタチオン抱合を触媒

・遺伝子重複による遺伝子数の増加

昆虫には6つのクラス存在するが、抵抗性には

deltaおよびepsilonクラスが重要

イエバエの有機リン剤抵抗性やトビイロウンカの

ピレスロイド剤抵抗性

グルタチオン抱合体は昆虫体内で分解、排泄

12

3.チトクロームP450

様々な基質を酸化、代謝

抵抗性個体では主にCYP6ファミリー遺伝子の

発現が高まっている

カーバメート剤、ピレスロイド剤、ベンゾイルフェ

ニルウレア剤、ネオニコチノイド剤抵抗性に関与

・シス制御因子の変異

・トランス制御因子の変異

・P450酵素遺伝子内の変異 13

標的部位の感受性の低下による抵抗性と

解毒分解酵素活性の増大による抵抗性の

関係

1.ミナミキイロアザミウマのピレスロイド剤抵抗性

ミナミキイロアザミウマのピレスロイド剤

抵抗性にはナトリウムチャネルのアミノ酸

変異(T929I)による感受性の低下と

チトクロームP450による解毒分解酵素

活性の増大の両方が関与している

(Bao and Sonoda, submitted)。

14

2.トビイロウンカのイミダクロプリド抵抗性

Liu et al. (2005) Proc Natl Acad Sci USA 102, 8420-8425

5つのnAChRサブユニットを感受性系統(S)と

抵抗性系統(R)で比較

抵抗性系統の2つのαサブユニットに

アミノ酸変異Y151Sを検出

Table. Frequencies of Y151S in Nilaparvata lugens

Population n

% homozygous

wild type % heterozygous

% homozygous

mutant

S

R (T25)

R (T35)

60

70

79

100

0

0

0

84

0

0

16

100

松村博士(九州沖縄

農技研)より提供

15

Bass et al. (2011) Insect Mol Biol 20, 763-773

野外ではY151Sを持った個体が見つからない

以前よりCYP450の関与示すデータあり

2つのゲノムプロジェクトの成果(Noda et al.,

2008; Bass et al., 2012)および縮重プライマー利用して

33のCYP450遺伝子獲得し発現解析

Table. The LC50 values of Nilaparvata lugens

Strain n LC50 95% CL RR

NL9 232 97 3.4-434 248

NL15 118 20.1 1.14-2440 51.5

NL16 235 29.8 5.98-64.5 76.4

NLS 244 0.39 0.172-0.55 1

松村博士(九州沖縄

農技研)より提供

16

抵抗性3系統と感受性

系統におけるCYP450

遺伝子の発現比較

CYP6ER1は抵抗性

3系統全てで発現

レベルが高い

野外におけるトビイロ

ウンカのイミダクロプリド

抵抗性にはCYP6ER1

による解毒分解酵素

活性の増大が関与して

いる

Bass et al. (2011) Insect Mol Biol 20, 763-773 17

諌山ら(2005) 応動昆 48, 337-343

回復する場合も回復しない場合もある

殺虫剤に対する感受性は殺虫剤の使用を

やめると回復するのか?

18

2.作用機構の異なる殺虫剤の

ローテーション散布が重要である

3.ローテーション散布で抵抗性の発達を

遅らすこと(延命)はできるが、回避できる

わけではない

1.殺虫剤抵抗性は発生さすべきではないが、

使う以上発生リスクは常に伴う

4.殺虫剤抵抗性機構を解明することが

殺虫剤の延命につながる可能性がある

結論

19

6.殺虫剤抵抗性は国際問題である

7.殺虫剤抵抗性に関わる多国間共同研究を

進めるべきである

8.今後使用できる殺虫剤の種類が少なくなる

可能性があり、殺虫剤以外の資材の活用に

よる真の意味でのIPMを実践すべきである

5.殺虫剤抵抗性機構を解明するためには

異分野の研究者の連携が必要である

結論(続き)

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