ジャガイモ-ジャガイモ嚢胞線虫の媒介、特定の根の滲出液化合物による相互作用

Mediation of Potato-Potato Cyst Nematode, Interaction by Specific Root Exudate Compounds.

• Juliet Ochola
• Laura Cortada
• Margaret Ng'ang'a
• Ahmed Hassanali
• Danny Coyne
• Baldwyn Torto

抄録

ジャガイモは世界中で広く消費されている主食作物であり、その生産はジャガイモ嚢胞線虫（PCN）によって脅かされています。宿主に感染するためには、PCNの卵が宿主の根の滲出液に含まれる化学成分によって孵化するように刺激される必要があるが、ほとんどの根の滲出液成分がPCNの行動にどのような影響を与えるのかはまだ不明である。ここでは、ジャガイモの根の滲出液中に含まれるLC-QqQ-MSで同定された8つの化合物がPCNの孵化反応に及ぼす影響を、用量を変えて評価した。8つの化合物には、アミノ酸チロシン、トリプトファン、フェニルアラニン、植物ホルモンゼアチン、ジヒドロヤスモン酸メチル、ステロイド性グリコアルカロイドα-ソラニン、α-チャコニン、ステロイド性アルカロイドソラニジンが含まれていた。さらに、PCNの代替宿主であるトマトの根の滲出液中で以前に同定された、ソラソジンとトマチジンという他の2つのソラマメ科のステロイドアルカロイドを試験した。それぞれの化合物を用いた用量反応試験では、既知のPCN孵化因子であるα-チャコニンとα-ソラニンが最も多くの卵を孵化させることがわかった。ステロイドアルカロイド(アグリコン)、ソラニジン、ソラソジン、ジャガイモの根の滲出液(PRE)はそれぞれ28%、21%と中間的であり、トマチジンは最も低いふ化反応を13%誘発した。しかし、孵化した稚魚のうち約60％は嚢からの脱出に失敗したが、これは化合物や濃度に依存していた。しかし、アミノ酸、植物ホルモン、ネガティブコントロール（水中の1% DMSO）は、一般的には非刺激性であった。PCNの自殺的羽化におけるステロイド性グリコアルカロイドとそのアグリコンの使用は、この害虫を管理するための環境的に持続可能なアプローチとして期待されている。

Potato () is a widely consumed staple food crop worldwide whose production is threatened by potato cyst nematodes (PCN). To infect a host, PCN eggs first need to be stimulated to hatch by chemical components in the host root exudates, yet it remains unknown how most root exudate components influence PCN behavior. Here, we evaluated the influence of eight compounds identified by LC-QqQ-MS in the root exudate of potato on the hatching response of the PCN, at varying doses. The eight compounds included the amino acids tyrosine, tryptophan and phenylalanine; phytohormones zeatin and methyl dihydrojasmonate; steroidal glycoalkaloids α-solanine and α-chaconine and the steroidal alkaloid solanidine. We additionally tested two other Solanaceae steroidal alkaloids, solasodine and tomatidine, previously identified in the root exudates of tomato, an alternative host for PCN. In dose-response assays with the individual compounds, the known PCN hatching factors α-chaconine and α-solanine stimulated the highest number of eggs to hatch, ∼47 and ∼42%, respectively, whereas the steroidal alkaloids (aglycones), solanidine and solasodine and potato root exudate (PRE) were intermediate, 28% each and 21%, respectively, with tomatidine eliciting the lowest hatching response 13%. However, ∼60% of the hatched juveniles failed to emerge from the cyst, which was compound- and concentration-dependent. The amino acids, phytohormones and the negative control (1% DMSO in water), however, were generally non-stimulatory. The use of steroidal glycoalkaloids and their aglycones in the suicidal hatching of PCN offers promise as an environmentally sustainable approach to manage this pest.

Copyright © 2020 Ochola, Cortada, Ng’ang’a, Hassanali, Coyne and Torto.