寄生バチによる寄生を用いた昆虫食欲中枢調節機構の解析

• Project/Area Number: 17658029
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: Saga University
• Principal Investigator: 早川 洋一 佐賀大学, 農学部, 教授 (50164926)
• Project Period (FY): 2005 – 2006
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2006)
• Budget Amount: ¥3,500,000 (Direct Cost: ¥3,500,000); Fiscal Year 2006: ¥1,700,000 (Direct Cost: ¥1,700,000); Fiscal Year 2005: ¥1,800,000 (Direct Cost: ¥1,800,000)
• Keywords: 昆虫 / 寄生バチ / 食欲中枢 / ハスモンヨトウ / アワヨトウ / 脳 / 食性 / ディッフェレンシャルディスプレイ

Research Abstract

本研究は、昆虫の食欲中枢調節機構を遺伝子レベルで明らかにすることを究極の目標に据えている。その為に、研究材料には、共にヤガ科に属するアワヨトウ、ハスモンヨトウ幼虫を用いた。理由は、この2種の鱗翅目昆虫に寄生する各々の寄生バチ(アワヨトウに寄生するカリヤコマユバチ、ハスモンヨトウに寄生するCotesia manilae)が知られ、共に近縁種であるにも拘わらず、寄生後の両宿主幼虫成長速度に大きな違いが生じ、この主要因が寄生に伴う食欲の変化によるものであることが確認できたからである。寄生後ほとんど食欲を失う宿主ハスモンヨトウ幼虫、さらに、寄生されても食欲を維持し続ける宿主アワヨトウ幼虫である。前年度の研究により、ハスモンヨトウは寄生後1日目から2日目にかけて顕著に食欲を失うことが明らかになったので、寄生後2日目の幼虫と同じ日齢の未寄生幼虫(コントロール幼虫)から脳を摘出し、そこからtotalRNAを抽出した。このtotalRNAからcDNAを合成し、それを鋳型にディッフェレンシャルディスプレイ法を用いて、両者の間で異なる発現量を示すmRNAを探索した。その結果、寄生後mRNA発現量が顕著に上昇する遺伝子が1種類同定でき、その全長の塩基配列を決定した。全長が516bpで、360bp(120アミノ酸残基)ORFのアミノ末端には20アミノ酸残基からなるシグナルペプチド領域が存在していた。したがって、この遺伝子産物は分泌性のタンパク質と予想される。また、その発現は中枢神経が最も高く,次いで、血球細胞が高い発現量を示していた。また、この遺伝子は後腸を結紮し顕著に食欲を失った幼虫脳内でも、この遺伝子の発現上昇が観察された。さらに、48時間絶食状態にして食欲を高めた幼虫脳内では遺伝子発現の低下が観察された。ただ、今回、ハスモンヨトウで同定されたこの遺伝子は、現在のところアワヨトウ幼虫脳cDNAsを鋳型に用いたPCRによって増幅されておらず、今後、他の手法でオーソロ遺伝子を同定する必要がある。

Research Products

• [Journal Article] Insect cytokine, growth-blocking peptide, is a primary regulator of melanin-synthesis enzymes in armyworm larval cuticle. (2007)
  • Author(s): Ninomiya, Y., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: FEBS Journal (In press)
• [Journal Article] Mechanisms of black and white stripe pattern formation in the cuticles of insect larvae. (2006)
  • Author(s): Ninomiya, Y., Tanaka, K., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: J. Insect Physiol. 52 Pages: 638-645
• [Journal Article] N-Terminal Mutational Analysis of the Interaction Between Growth-Blocking Peptide (GBP) and Receptor of Insect Immune Cells. (2006)
  • Author(s): Watanabe, S., Tada, M., Aizawa, T., Yoshida, M., Sugaya, T., Taguchi, M., Kouno, T., Nakamura, T., Mizuguchi, M., Demura, M., Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • Journal Title: Protein ＆ Peptide Letters 13 Pages: 815-822
• [Journal Article] Insect cytokine growth-blocking peptide (GBP) regulates insect development. (2006)
  • Author(s): Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Appl. Entomol. Zool. 41 Pages: 545-554
  • NAID: 110006148628
• [Journal Article] Mechanisms of black and white stripe pattern formation in the cuticles of insect larvae. (2006)
  • Author(s): Ninomiya, Y., Tanaka, K., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: J. Insect Physiol. (In press)
• [Journal Article] Regulation of growth-blocking peptide expression during embryogenesis of the cabbage armyworm. (2005)
  • Author(s): Tsuzuki, S., Sekiguchi, S., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Biochem. Biophys. Res. Commun.. 335 Pages: 1078-1084
• [Journal Article] Peptide mimics of epidermal growth factor (EGF) with antagonistic activity. (2005)
  • Author(s): Nakamura, T., Takasugi, H., Aizawa, T., Yoshida, M., Mizuguchi, M., Mori, Y., Shinoda, H., Hayakawa, Y., Kawano, K.
  • Journal Title: J. Biotechnol. 116 Pages: 211-219
• [Journal Article] A cytokine secreted from the suboesophageal body is essential for morphogenesis of the insect head. (2005)
  • Author(s): Tsuzuki, S., Sekiguchi, S., Kamimura, M., Kiuchi, M., Hayakawa, Y.
  • Journal Title: Mech. Dev. 122 Pages: 189-197