昆虫病原糸状菌の病原性要因とホスト昆虫の抵抗性要因の同定と遺伝子間の対応の解析

Research Project

Project/Area Number	20K06050
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Allocation Type	Multi-year Fund
Section	一般
Review Section	Basic Section 39040:Plant protection science-related
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	三浦健名古屋大学, 生命農学研究科, 准教授 (60219582)
Project Period (FY)	2020-04-01 – 2022-03-31
Project Status	Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help	¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000) Fiscal Year 2022: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000) Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000) Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords	昆虫病原糸状菌 / モデルコウチュウ / 生物間相互作用 / 総合的病害虫管理 / 化学農薬 / IPM / 昆虫の免疫 / 病原性遺伝子 / 抵抗性遺伝子
Outline of Research at the Start	現代の農業害虫の防除体系は化学農薬を中心としたものが主流であるが、高い環境負荷や抵抗性害虫個体群の発達などの問題点もあるため、化学農薬を補完・代替する防除資材の開発と性格付けが求められている。昆虫に病原性を示す糸状菌（カビ）類はこの目的に合致した生物農薬として利用が始まっているが、農作物と植物病原菌との関係性の研究に比べ、昆虫側の抵抗性遺伝子と菌側の病原性遺伝子との対応など、学術的に未解明の課題が多く残されている。本研究では、両者の遺伝子の関係性を新奇手法も利用して網羅的に解析し、昆虫病原糸状菌という有用資源を適切かつ効果的に利用するための知見を得る。
Outline of Annual Research Achievements	本研究では、総合的病害虫管理（IPM）の要素としても注目される昆虫病原糸状菌とモデルコウチュウをホストとした実験感染系を用い、糸状菌製剤に対する害虫種の抵抗性発達管理に有用な情報となる、ホスト昆虫側の抵抗性遺伝子と糸状菌側の病原性遺伝子の対応を明らかにすることを中心に据え、さらには新しい視点も加えての研究を進め、研究期間内以下の知見を得た。用いたホスト昆虫種はコクヌストモドキ、糸状菌種はとBeauveria bassiana（Bb）とMetarhizium anisopliaeである。１．ホスト昆虫内で、感染糸状菌のRNA干渉を行う技術を開発し、benzoquinone oxidereductaseという酸化ストレスに抵抗するBbの遺伝子などをその実施対象とし、ホスト体内で被ったRNA干渉の効果が次世代の菌に引き継がれることを、発現レベルと表現型の両者により確認した。２．感染時のホストと糸状菌遺伝子の発現変動の一括取得を次世代シーケンシング技術により試みた。その結果、糸状菌側の遺伝子について感染中期までは、糸状菌の細胞数が少なく発現変動の解析が難しいが、感染後期では両者の遺伝子発現変動が明確に得られ、この手法は感染後期のイベントの解析に適していることがわかった。３．IPMにおいて糸状菌製剤と併用する化学合成殺虫剤としてネオニコチノイド系化合物を用い、被検昆虫の殺虫に関しての両剤の協奏効果を実験的に確認し、その分子的背景についての知見を得た。４．ホスト昆虫側の遺伝子として、成虫特異的に発現する3種のクチクラタンパク質遺伝子に着目し、これらの遺伝子が上皮レベルでの糸状菌感染防御に機能することを明らかにした。また、ホスト昆虫の複数の遺伝子について、微生物感染時のシグナル伝達に関与することを示した。