C. elegansにおけるシンナムアルデヒドの殺虫活性とそのメカニズム

Insecticidal activity and mechanism of cinnamaldehyde in C. elegans.

• Lu Lu
• Chenjie Shu
• Lei Chen
• Yongan Yang
• Shihong Ma
• Kai Zhu
• Baojun Shi

抄録

シナモンは、Cinnamomum cassia Preslの乾燥樹皮であり、その主成分はシンナムアルデヒド（CA）である。植物に害を及ぼす寄生性線虫の防除のために数十年に及ぶ合成農薬の使用は、環境を深刻に汚染し、土壌生態系にリスクをもたらしており、天然の生物学的農薬の開発の必要性を強調している。線虫に分類されるいくつかの種は非常に類似しているため、我々はモデル生物であるC.elegansを用いて、植物由来の天然物であるシンナムアルデヒドがC.elegansの生存率に及ぼす影響を調べた。その結果、C.elegansを800mg/Lの濃度で4時間処理した場合の致死量は、C.elegansの生存率に影響を与えることがわかった。シーケンシングに基づくトランスクリプトームデータから、シンナムアルデヒド処理群と対照群の違いが明らかになった。RNA-seq解析の結果、シンナムアルデヒド処理群では、特にグルタチオン代謝に関与する遺伝子（gst-1, gst-2, gst-4, gst-5, gst-6, gst-7, gst-8, gst-25, gst-30, gst-38, gst-44, gcs-1）の代謝遺伝子の発現が有意に変化していることがわかった。したがって、C. elegansでは、シンナムアルデヒドに曝露するとグルタチオンの代謝が変化することが明らかになった。以上の結果から、線虫を対象とした全ての実験において、800mg/Lのシンナムアルデヒドを4時間処理することを選択した。以上の結果から、シンナムアルデヒドは、合成農薬に代わる、低コスト、高効率、環境汚染の少ない植物寄生性線虫防除のための有望な天然農薬である可能性がある。

Cinnamon is the dried bark of Cinnamomum cassia Presl, and its main component is cinnamaldehyde (CA). Decades of synthetic pesticide use to control parasitic nematodes that can harm plants has seriously polluted the environment and poses a risk to soil ecology, highlighting the need to develop natural biological pesticides. Some species classified under Nematoda are highly similar, therefore we used the model organism C. elegans to explore the effect of cinnamaldehyde, a plant-derived natural product, on C. elegans viability. We found that the lethal dose of cinnamaldehyde for C. elegans treatment for 4 h at a concentration of 800 mg/L. Sequencing-based transcriptome data revealed differences between the cinnamaldehyde treatment and control groups. RNA-seq analysis showed that C. elegans exposed to cinnamaldehyde had significantly altered expression of metabolic genes, particularly for genes involved in glutathione metabolism (gst-1, gst-2, gst-4, gst-5, gst-6, gst-7, gst-8, gst-25, gst-30, gst-38, gst-44, and gcs-1). Therefore, glutathione metabolism is altered in C. elegans upon exposure to cinnamaldehyde. Based on the above results, treatment with 800 mg/L of cinnamaldehyde for 4 h was selected for all experiments in nematodes. Given these findings, cinnamaldehyde may be a promising natural alternative to synthetic pesticides for controlling plant parasitic nematodes with low cost, high efficiency, and diminished environmental pollution.

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