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Injury mechanism of blue light against insect cells

Research Project

Project/Area Number 18H03946
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research InstitutionTohoku University

Principal Investigator

Hori Masatoshi  東北大学, 農学研究科, 教授 (70372307)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 麻生 久  東北大学, 農学研究科, 教授 (50241625)
原田 昌彦  東北大学, 農学研究科, 教授 (70218642)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥43,940,000 (Direct Cost: ¥33,800,000、Indirect Cost: ¥10,140,000)
Fiscal Year 2021: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
Fiscal Year 2020: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2019: ¥13,520,000 (Direct Cost: ¥10,400,000、Indirect Cost: ¥3,120,000)
Fiscal Year 2018: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Keywords青色光 / 殺虫 / 昆虫細胞 / 傷害 / 細胞増殖 / 細胞周期 / 活性酸素 / 細胞死 / 培養細胞
Outline of Final Research Achievements

We have previously shown that blue light (400-500 nm) has lethal effect on various insects. However, the mechanism responsible for the lethal effects has remained unclear. In the current study, we revealed that blue light exerted injurious effects on Drosophila Schneider 2 (S2) cells. Irradiation with blue light (405-470 nm) as well as UVA (375 nm) suppressed the growth of S2 cells, whereas irradiation with blue-green, green, yellow, and red light (490-660 nm) did not do so. Furthermore, we found that the injurious effects on S2 cells differed between blue light of short and long wavelengths. That is, the shorter wavelength of blue light strongly induced apoptosis in the cells whereas the longer one stopped cell division cycle during mitotic phase without induction of apoptosis. The results of the current study demonstrate that the lethal effects are produced by cell damages, and the mechanisms of the cell damages may be different between shorter and longer wavelengths of blue lights.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

青色光の殺虫効果はノンケミカルでクリーンな害虫駆除技術として、様々な分野での利用が期待されている。一方、殺虫メカニズムは未知な部分が多く、安定的な殺虫技術としての確立・普及には、その解明が喫緊の課題である。本研究では青色光の殺虫効果を細胞レベルで調査し、青色光は細胞に損傷、また、細胞増殖過程に障害を与えることで昆虫を致死させることを示した。さらに、青色光領域でも、短波長側と長波長側では異なる作用機構で細胞に障害を与えることを明らかにした。これらの成果は青色光殺虫技術の発展という社会的意義をもつだけでなく、光の生物への毒性に関して新たな知見を与えるものとして、学術的にも重要な意義をもっている。

Report

(5 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2022 2021 2020 2019 2018

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (17 results) (of which Invited: 2 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Lethal effect of blue light on the developmental stages of the urban mosquito, Culex pipiens form molestus (Diptera: Culicidae)2021

    • Author(s)
      Katsuya Taniyama, Yoshino Saito, Masatoshi Hori
    • Journal Title

      Applied Entomology and Zoology

      Volume: - Issue: 3 Pages: 319-325

    • DOI

      10.1007/s13355-021-00737-7

    • NAID

      40022627126

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 青色光の殺虫効果による害虫防除2019

    • Author(s)
      堀 雅敏
    • Journal Title

      農業および園芸

      Volume: 94 Pages: 607-616

    • NAID

      40021957191

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Journal Article] Lethal effect of blue light on insects and its application to pest control2018

    • Author(s)
      堀 雅敏
    • Journal Title

      Japanese Journal of Pesticide Science

      Volume: 43 Issue: 2 Pages: 109-116

    • DOI

      10.1584/jpestics.W18-32

    • NAID

      130007601999

    • ISSN
      2187-0365, 2187-8692
    • Year and Date
      2018-08-20
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Presentation] 青色光の殺虫メカニズム -青色光の体表透過率と活性酸素発生の致死への関与-2022

    • Author(s)
      小林敦樹、堀雅敏
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 短波長側と長波長側では、同じ青色光でも殺虫メカニズムが異なる?2022

    • Author(s)
      青木雄一、保坂和輝、小野寺駿、麻生久、原田昌彦、堀雅敏
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫における脂肪体の青色光プロテクターとしての機能2022

    • Author(s)
      髙田悠太、堀雅敏
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトスジシマカに対する青色光の殺虫効果-卵および蛹に対する殺虫効果-2022

    • Author(s)
      谷山克也、堀雅敏
    • Organizer
      第66回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 脂肪体は昆虫の青色光耐性を上昇させる2022

    • Author(s)
      髙田悠太、堀雅敏
    • Organizer
      2021年度北海道応用動物・昆虫研究会研究発表会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫に対する光の作用と害虫防除への応用2021

    • Author(s)
      堀雅敏
    • Organizer
      園芸学会東北支部 公開シンポジウム
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      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 青色光の毒性に対するキイロショウジョウバエの適応現象2021

    • Author(s)
      髙田悠太、堀雅敏
    • Organizer
      日本動物学会第92回米子大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 体表を透過した青色光のショウジョウバエ致死への関与2021

    • Author(s)
      小林敦樹、堀雅敏
    • Organizer
      日本昆虫学会第81回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Adaptation of Drosophila melanogaster to blue light toxicity2021

    • Author(s)
      Takada, Y. and Hori, M.
    • Organizer
      第14回日本ショウジョウバエ研究集会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 青色光の光毒性を用いた人為選抜がキイロショウジョウバエに与えた影響2021

    • Author(s)
      髙田悠太、堀雅敏
    • Organizer
      ショウジョウバエ多様性研究会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 体表の光透過性がショウジョウバエの青色光耐性に与える影響2021

    • Author(s)
      小林敦樹、堀雅敏
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒトスジシマカに対する青色光の殺虫効果2021

    • Author(s)
      谷山克也、堀雅敏
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 青色光はショウジョウバエの体表を透過して殺虫効果を発揮する!2020

    • Author(s)
      小林敦樹・堀 雅敏
    • Organizer
      第64回日本応用動物昆虫学会大会
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      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫細胞に対する青色光の照射波長による傷害作用の違い2019

    • Author(s)
      小野寺 駿・麻生 久・原田 昌彦・堀 雅敏
    • Organizer
      第63回日本応用動物昆虫学会大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 青色光の殺虫効果と防除への利用2018

    • Author(s)
      堀 雅敏
    • Organizer
      日本農薬学会第43回大会
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      2018 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ショウジョウバエの胚細胞に対する青色光の増殖阻害効果2018

    • Author(s)
      小野寺 駿・麻生 久・原田 昌彦・堀 雅敏
    • Organizer
      東北昆虫学会第1回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 青色光による殺虫とそのメカニズムの研究2018

    • Author(s)
      小野寺 駿・麻生 久・原田 昌彦・堀 雅敏
    • Organizer
      平成30年度 農業・工業原材料生産と光技術研究会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 殺虫装置、防カビ装置2020

    • Inventor(s)
      堀雅敏、酒井基裕、加賀谷真仁
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東北大学、河北ライティングソリューションズ株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-069897
    • Filing Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 青色光を用いた殺虫機器2020

    • Inventor(s)
      堀雅敏、松本吉雄、俊藤浩史
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人東北大学、アース環境サービス株式会社
    • Industrial Property Rights Type
      実用新案
    • Filing Date
      2020
    • Acquisition Date
      2020
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2023-01-30  

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