ゲノム編集による昆虫の生活史制御遺伝子の同定

Research Project

Project/Area Number	21K19296
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research Institution	National Agriculture and Food Research Organization
Principal Investigator	山本哲史国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 農業環境研究部門, 研究員 (10643257)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	曽田貞滋京都大学, 理学研究科, 教授 (00192625)
Project Period (FY)	2021-07-09 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help	¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000) Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000) Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000) Fiscal Year 2021: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Keywords	生活史制御
Outline of Research at the Start	昆虫の季節性制御機構の研究では、日長や温度変化など外部要因への応答機構やホルモン分泌などの生理的機構に関する成果は多いが、遺伝的基盤は未解明である。生活史の制御機構は近縁種でも個々に研究する必要性があり、飼育法の確立や大規模な飼育装置が必要となる。しかし事前に遺伝的基盤が判明していれば生活史の制御機構を予想でき、研究コストを大幅に削減できるだろう。本研究では、時計遺伝子が鱗翅目昆虫の羽化タイミング制御に関与していることを、ゲノム編集技術を用いて検証する。
Outline of Annual Research Achievements	昆虫は農作物や樹木を食害する。農林業における昆虫の被害を推定したり、予測したりするためには、昆虫の生活史制御機構を理解する必要がある。鱗翅目は昆虫において、甲虫目に次いで大きな系統群であり、農林業における害虫も多い。近年では外来生物として世界中に侵入した鱗翅目昆虫もおり、害虫防御研究の観点でも鱗翅目の生活史制御機構の解明は重要である。本課題では、鱗翅目昆虫であるウスバフユシャク属の蛾を対象に、成虫の出現季節を決定する遺伝的基盤を同定することを目的に研究を行っている。ウスバフユシャク属は冬に成虫が出現するが、種ごと、あるいは同種内でも集団によって成虫の羽化時期が異なる。成虫期は繁殖の時期でもあるため、羽化時期の異なる種間、集団間は生殖的に隔離される。ウスバフユシャク属は、このような季節的な生殖隔離が繰り返し生じることで多様化してきたと考えられるため、羽化時期を決定する遺伝的基盤は、生活史制御の理解だけでなく、種分化機構を理解する上でも非常に重要となる。これまでに、羽化時期が異なる近縁な2種、および同種内で羽化時期が異なる2集団から1個体ずつ、計4個体のゲノムを決定し、羽化時期に関連する遺伝的基盤を探索した。2023年度には、ウスバフユシャク属の１種、ウスモンフユシャクにて完全長RNAのデータを取得し、初冬型種との遺伝子比較をする準備を整えた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 新規ゲノムデータや完全長RNAデータを取得したウスモンフユシャクに近縁で羽化時期の異なるホソウスバフユシャクについて、個体の採取および繁殖がうまくいかず、データが不足している。
Strategy for Future Research Activity	ゲノム編集以外の方法で２種の初冬型、晩冬型種の羽化時期を支配する遺伝領域を探索する。