Elucidating the possible mechanism to cope with the insecticides in Kuruma prawn (Penaeus Japonicus)
| Project/Area Number |
21K19157
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
羽野 健志 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(廿日市), 主任研究員 (30621057)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 真奈 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(廿日市), 研究員 (60735900)
大嶋 雄治 九州大学, 農学研究院, 教授 (70176874)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | クルマエビ / 殺虫剤 / 脱皮 / 薬物代謝 / 体内濃度 |
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| Outline of Research at the Start |
脱皮はクルマエビの成長にとって重要なイベントである。申請者らは、クルマエビを殺虫剤に曝露すると脱皮しない個体の割合が増加する現象を確認した。脱皮をしなかった個体は、殺虫剤の蓄積を脱皮個体の1/3に抑えていたことから、「あえて脱皮をしない戦略」を選択し薬物代謝を優先することで殺虫剤に適応している可能性が浮上した。本研究ではこの「あえて脱皮しない個体」にフォーカスし、その特徴を分子・代謝レベルでの理解を深め、クルマエビの殺虫剤に対する適応戦略を明らかにする。本研究を通して得られる成果は、環境毒性学のみならず、他分野への実学的な貢献への糸口となる知見を提供することが期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では殺虫剤に曝露されたクルマエビ個体の中で、「脱皮しなかった個体」にフォーカスし、その特徴を分子・代謝レベルでの理解を深め、クルマエビの殺虫剤に対する適応戦略を明らかにする。計画している課題1～4のうち、2022年度課題2，3についてその概要を報告する。
【課題2】「脱皮しない」個体に特徴的な遺伝子群の抽出：クルマエビを用いたフィプロニル曝露試験（20 および100 ng/L）を新たに行った。曝露個体を用い、total RNAを抽出後、次世代シーケンサー（mRNA-seq）によるトランスクリプトーム解析を行った。得られたシーケンスデータは、クルマエビゲノムにマッピング後、BLAST検索を経て発現量解析（GO解析）を行った。その結果、脱皮個体で発現量が変動した遺伝子、フィプロニル曝露により発現量が変動した遺伝子があることを確認した。現在検体数を増やして再解析を行っており、フィプロニルの代謝に関与する候補酵素の絞り込みや殺虫剤曝露下での脱皮・未脱皮個体間での脱皮制御関連遺伝子群の抽出を進めている。
【課題3】脱皮関連代謝物の測定：脱皮前のクルマエビでは、解糖系の中間代謝物（3ホスホグリセリン酸、ホスホエノールピルビン酸）が増加することが報告されている。そこで、これらの代謝物をクルマエビ稚エビ頭胸殻から抽出・分析する方法を検討した。その結果、頭胸殻を酸処理後、陽イオン交換樹脂で精製することで、これらの代謝物を液体クロマトグラフ質量分析計（LCMSMS）により高感度に検出可能であることを確認した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
先行研究で検証したネオニコチノイド系農薬に加え、作用機作が異なるフェニルピラゾール系殺虫剤フィプロニルにおいても、脱皮や薬物代謝が毒性軽減や生存戦略に深く関与していることを初めて明らかにした。さらに、フィプロニル及びその代謝物の体内濃度の変化にも脱皮は深く関与していることも明らかにした。
【課題2】は現在解析中ではあるが、顕著な変動を示した遺伝子の抽出は概ね完了しており、現在その頑健性を確認中である。【課題3】は、1mg（乾燥重量ベース）程度の微量の頭胸殻から標的代謝物の検出が可能な手法を独自に確立した。以上をまとめると、総じて計画通り研究が進行しているといえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
2021年度に行ったトランスクリプトーム解析を進め、殺虫剤の解毒代謝に関与する候補酵素の絞り込みや殺虫剤曝露下での脱皮・未脱皮個体間での脱皮制御関連遺伝子群の変動等、「脱皮しない個体」に特徴的な遺伝子群を抽出する。さらに、トランスクリプトーム解析で候補酵素として推定された薬物代謝酵素の測定系を確立し、本課題終了までにその酵素活性を殺虫剤曝露下での脱皮・未脱皮個体間で比較することを目指す。
併せて2022年度に確立した脱皮関連代謝物の測定系を用い、フィプロニル曝露の有無で脱皮個体と未脱皮個体と頭胸殻中の代謝物を測定し、クルマエビが脱皮と薬物代謝をどう制御し生命を維持しているのか、その適応戦略の詳細を明らかにする。
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Report
(2 results)
Research Products
(3 results)
