- Profile
- Ishikawa·Yukio 1977年毕业于东京大学农业学院农业生物系。1979年完成农学系研究生院农业生物学硕士课程。同年，同一研究生院的博士课程中途退学。曾任该大学助手、密歇根州立大学客座研究员，1994年任东京大学农学部农业生物学系副教授。2010年，他是农业生命科学研究生院的教授。2020年起担任现职。2021年度获得日本农学奖、读卖农学奖。曾任我国应用动物昆虫学会会长、昆虫科学联合代表等，是日本应用昆虫学的领军人物。东京大学名誉教授。农学博士。东京都出身。
本年度の日本農学賞・読売農学賞を受賞
近年、地球温暖化の影響もあり熱帯地域に生息していた害虫が、北方でも越冬できるようになり、日本でも目にするようになってきました。日本は多くの食物を貿易によって海外から仕入れていますが、その際に、本来は日本に存在しない害虫が侵入してしまうといったケースも多く見られます。しかも一部の発展途上国の不適切な農薬使用によって、日本の農薬では駆除できない害虫の出現という深刻な問題も発生しています。そこで、最近では農薬を使用せず昆虫の能力や機能を逆手にとって害虫の防除を行う害虫管理法の開発が求められています。我が国の応用昆虫学の第一人者の石川幸男教授は、昆虫の持つ不思議な能力を分子レベルで解明し、害虫防除に応用する研究を行っています。環境の変化に適応することで、約５億年に及ぶ生存競争を勝ち抜いてきた昆虫を研究し、防除法の開発だけでなく社会への応用を目指します。その研究で本年度の日本農学賞・読売農学賞を受賞した石川教授に、「虫を知り、虫を制する」技術について聞きました。
过量/不适当使用农药引起的抗药性
农作物由于杂草、害虫、疾病的危害，产量会大幅减少。如果我们不采取任何措施来防止这些，我们只能收获不到一半。从确保粮食的观点来看是个大问题。对抗害虫的主要武器是杀虫剂，但人类在第二次世界大战后获得了武器。是以战时化学武器的开发研究为基础的。因此，农药长期以来一直是危险的，但许多现代农药与人类的“药物”一样安全。应该安全的农药仍然是一个问题，因为它过度和不适当的使用会对害虫产生抗药性。即使没有昆虫，在一些发展中国家仍然可以看到预防性过度喷洒。当存在害虫时，特别是当昆虫开始出现时，喷洒适当的量是最有效的，但预测害虫的发生和准确的监测 (监测) 非常重要。现在农药的开发成本是巨大的，但耐药性缩短了农药的寿命。
到目前为止，我一直在研究通过利用昆虫的生态有效地使用农药或在没有农药的情况下防治害虫。我这次要谈的是研究雌性性信息素和雄性在其生态学中发出的超声波。我的主要研究对象是蛾类，其中也是玉米螟类。已知亚洲地区的玉米螟，欧洲和北美的近亲种欧洲玉米螟是玉米的主要害虫。在海外，转基因玉米是为了控制这两种物种而种植的，但在日本，转基因难以接受，目前的情况是它依赖于传统的农药控制。
鉴定日本玉米螟的性信息素
我长年研究的是蛾类性信息素交流系统。夜行性蛾类难以通过视觉收集信息，并且通过雌性产生的性信息素开发通信系统以与交配伙伴相遇。如果反其道而行之地采用这种先进的通信系统，就可以防治蛾类。通过系统地检查密切相关物种的性信息素，我认为可以利用差异人为地操纵物种之间的生殖隔离。
生息在日本的9种玉米螟中，也有专家难以区分的类似玉米螟的种类，但各种类幼虫作为食物的寄主植物有很大差异。给玉米带来灾害的在国内只有玉米螟。
在1990年提出这项研究时，只鉴定了2种性信息素，玉米螟和欧洲玉米螟。我从日本产玉米螟的采集和饲养的确立开始，用了约10年查明了生息在日本的所有种类的性信息素。在下图中，多种信息素成分的大致比例显示为黑色圆圈的大小。玉米螟类的性信息素以14个碳原子直链状连接的化学结构为基本，E和Z表示双键的几何异性 (原子立体配置的差异)，11和12表示双键的位置。在这项研究中，发现在11号具有双键是玉米螟的性信息素的基础，并且发现12号具有双键的玉米螟是特殊存在。
在确定了所有日本产玉米螟的性信息素组成后，我们进一步研究了导致每个物种的性信息素组成差异的分子生物学基础。玉米螟的性信息素是通过四种酶与棕榈酸的活化体作用而产生的，棕榈酸是生物体内存在的脂肪酸，但其中信息素的双键位置我们对决定酶的不饱和酶进行了重要发现。我们发现至少四种去饱和酶的基因共同存在于玉米螟的基因组上，其中一种基因选择性地转录每个物种。这一发现被高度赞赏为接近性信息素通信系统进化机制的发现。
超声波是“恐怖情歌”
关于雄性和雌性超声波通信的研究，我从刚刚从瑞典留学回国的实验室毕业生Takanashi Takanashi先生(现在，森林综合研究所)那里听到了一些蛾子发出超声波的故事这就是机会。当用超声波检测器 (将超声波转换为人类可以听到的声音的装置) 检查玉米螟时，女性发出性信息素兴奋的男性在一系列求偶行为的中间发出超声波我明白了。雄性翅膀和胸部有特殊的鳞屑，它们摩擦产生超声波。我们还发现，当去除鳞屑并且不能发出超声波时，雄性的交配率降低。
那么，蝙蝠是蛾类的天敌。蝙蝠利用超声波的回声，即使在夜间也能检测到飞蛾的位置并捕食。因此，一部分蛾类发育出了能听到超声波的耳朵。检测到自己被超声波照射的话，蛾会冻结掉下来。通过这种掉落来避免蝙蝠的捕食。
通过人工复制雄性超声波和蝙蝠超声波并让雌性听到并检查雄性交配成功率的实验，雌性玉米螟区分雄性超声波和蝙蝠超声波我发现我无法做到。换句话说，雄性通过发出超声波引起雌性的冻结反应，并在雌性无法移动的间隙交配。确实，谷螟的雄性超声波是“恐怖情歌”。
这项研究实际上导致了一种新的蛾类害虫控制方法的开发。农业研究组织 (国家农业和食品工业研究组织) 的Ryo Nakano先生在我的指导下对G类超声波进行了研究，开发了这项研究并开发了超声波，有效地抑制了G类的行为成功开发了超声波发生器。通过这种装置，我们几乎可以完全阻止害虫斜纹夜蛾进入草莓设施。
通过深入了解昆虫的配偶行为等精致的生态，我们发现了一种新的害虫控制种子，不依赖农药，不会给环境带来负担。
颁奖典礼于4月6日在东京大弥生礼堂举行。
右为日本农学会会长西泽直子
日本农学奖・读卖农学奖:日本农学奖由日本农学会颁发，是农学研究者间的最高荣誉。获奖者同时被推荐参加读卖农学奖。成为2021年获奖者之一的Ishikawa教授的成就论文是“防治害虫的蛾类性信息素的分子基础研究和新生殖操作·配偶行为的发现”。4月6日，在东京大弥生礼堂举行了两个奖项的颁奖仪式，石川教授做了颁奖讲座。
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