共生細菌による寄生蜂のオスのいらない繁殖様式の機構解明と人為的誘導手法の開発
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22K05648
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39040:Plant protection science-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
田上 陽介 静岡大学, 農学部, 准教授 (60426476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 貴史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 契約研究員 (20726707)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥520,000 (Direct Cost: ¥400,000、Indirect Cost: ¥120,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000)
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| Keywords | 寄生蜂 / 産雌性単為生殖 / 共生細菌 |
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| Outline of Research at the Start |
農業現場では、減農薬・有機農業取組みの急加速が求められている。生物農薬、中でも害虫の卵や若齢幼虫を駆除する寄生蜂は、農作物の商用生産に適した特性を有し、汎用化に向けた利便性向上・コスト削減が希求される。研究代表者らは 細胞内共生細菌による生殖操作の活用が課題克服に有効と考え、研究基盤整備を進めてきた。本研究課題では細胞内共生細菌による生殖操作（産雌単為生殖化）への関与が想定される３つの現象からのアプローチを中心に共生細菌-寄生蜂間相互作用の全貌に迫る。また、遺伝子機能解析技術を活用し、人為的TP誘導にチャレンジする。これらの研究を通じ、画期的新規生物農薬開発の道筋を示す。
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物農薬の中でも特に多く有効な寄生蜂は、その汎用化に向けた利便性向上やコスト削減が希求される。このような状況において、特に共生細菌により宿主寄生蜂の単為生殖化誘導という現象はその応用が特に優れたツールとなると考えられる。そこで本研究は共生細菌による生殖操作（単為生殖による全メス化：Thelytokous Parthenogenesis：TP）の活用に向けて人為的誘導の研究基盤の整備を目的とする。
（1）寄生蜂性決定機構、（2）ゲノム修飾、（3）染色体倍化、（4）共生細菌の生殖操作関連領域、の4つのアプローチの基本的な研究計画と、それらをもとにした（5）遺伝子機能解析手法の確立から（6）遺伝子機能解析という研究計画に対して、本年度の研究では（1）、（2）、（4）、（5）に関して研究を行った。
（1）については、性決定関連遺伝子のスクリーニングと、発現解析を行dsxやwomの発現比較や相同性・系統解析を行うことができ、重要な因子を特定することができた。また性決定カスケードの大まかな推察をすることができた。（2）については、DNAメチル化領域の比較解析を感染雌、非感染雌、非感染雄で行い、感染メスで選択的にDNA修飾が操作されていることが示唆された。（4）については、TP誘導共生細菌、それ以外の生殖操作を誘導する共生細菌および非共生細菌とで比較解析を行い、TP誘導共生細菌にのみ共通する遺伝子を絞り込むことで、TP誘導に関与すると推定される遺伝子を明らかにした。（5）については、現在これまでに対象とする寄生蜂に有効と思われる眼の突然変異色に関する遺伝子の取得と発現解析による選定を行った。これらの実験により、TP誘導に重要なステージにおける関連遺伝子の発現比較を行う上で重要な因子を絞り込むことができた。
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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
タマゴコバチの飼育・増殖は順調に行えており、サンプルのサイズが極端に小さく、また大量に集めることが難しいため、時間をかけてではあるが順調に採集に取り組むことができている。性決定機構解析については、重要となる遺伝子のスクリーニングはおおむね終了しており、さらに定量的な発現解析を進め、機能解析を行うための条件設定に進めることができる状況となっている。ゲノム修飾からのアプローチとしては、得られる遺伝子をある程度選抜することができている。細胞増殖・複製に関わる遺伝子については現時点では候補遺伝子を絞り切ることができていないが、来年度に推し進める予定であった眼の色に関する遺伝子について選定することができている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究については、（1）、（2）、（4）、（5）をさらに推し進める以外に（3）の細胞増殖・複製に関わる遺伝子について、詳細な解析に取り組んでいく。
（1）のTP誘導に重要なステージにおける継時的発現比較においては、現在産卵後2時間での解析を行っているが、より詳細な解析が必要となってきたため、今後感染・非感染サンプル、さらに産卵後1時間、4時間等さらに詳細にサンプル採集と得られたサンプルからの発現（RNA-seq）解析を進める予定である。（2）遺伝子機能喪失・獲得実験を行うべく実験手法の確立を引き続き行い、新たに蛍光タンパクをコードする遺伝子や卵移行性タンパクをコードする遺伝子を用いた遺伝子機能解析実験に取り組む。（3）寄生蜂の染色体倍化については、RNA-seqによる発現解析の結果と照らし合わせ、細胞増殖・複製に関わる遺伝子を探索し、より詳細に時期特異的発現解析まで進める。（4）共生細菌による生殖操作関連領域の絞り込みについては、同様な生殖操作を行う他種寄生蜂の同種共生細菌や他種共生細菌についても共生細菌のゲノム解析をより進めて行い、TP誘導候補遺伝子の絞り込みを進めていく。（5）の遺伝子機能解析手法の確立については、眼の突然変異色による機能解析のコントロールとし、dsRNAのインジェクション手法をより洗練し、（6）の機能解析の準備を推し進める。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
