Behavioral Manipulation through Regulation of Gustatory Gene Expression in Nesidiocoris tenuis

• Project/Area Number: 23K20287
• Project/Area Number (Other): 20H02992 (2020-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2020-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39040:Plant protection science-related
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 上原 拓也 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, 研究員 (80756023)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 霜田 政美 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (80344000)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥14,820,000 (Direct Cost: ¥11,400,000、Indirect Cost: ¥3,420,000); Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2021: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2020: ¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
• Keywords: 天敵昆虫 / 化学生態学 / 食性 / IPM / 行動制御 / RNAi / 天敵昆虫育種 / 雑食性 / 天敵育種 / 寄主選択

Outline of Research at the Start

これまで応用昆虫学では、昆虫の周囲の光、匂い、音といった環境因子を改変することで、採餌、 生殖、産卵、逃避等の行動を操作し、環境負荷の少ない害虫制御技術に役立ててきた。これらの環境因子は、感覚受容器によって電気信号に変換され、脳で処理されることで知覚される 。本研究では、環境因子の操作ではなく、内的因子すなわち昆虫の感覚受容器を操作することによって、行動が制御できるか検証する。特に、本研究では雑食性の捕食性天敵カメムシであるタバコカスミカメについて、味覚受容器のノックダウンを介した採餌行動の操作を試みる。

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、雑食性の捕食天敵昆虫タバコカスミカメの味覚受容体遺伝子を探索し、RNA干渉法によりこれらの遺伝子の発現を抑制する。発現を抑制した個体を用いて摂食行動試験を行うことで食性を決定する遺伝子を明らかにする。
これまでに、タバココカスミカメの摂食行動のうち特に植食性との関連が予想される候補遺伝子を13個絞り込み、RNA干渉法 (RNAi) による遺伝子発現抑制効果の確認、植物成分を含有する寒天培地を用いた植食行動の評価を行なった。
これらの標的遺伝子の評価のため、新たに小蛾の卵を用いた肉食性に関わる摂食行動の評価系を構築した。植食性の評価試験で摂食行動の低下が見られた遺伝子について、遺伝子発現抑制個体と対照区個体の卵の摂食量を比較した。その結果、多くの遺伝子では摂食量の低下が見られなかった。以上の結果から、これらの遺伝子が本種の摂食行動そのものよりも、餌嗜好性に関連することが示唆された。
本研究課題の最終年度に向けて、生物製剤としての利用環境により近い条件での摂食行動評価を開始している。標的遺伝子を発現抑制した個体を複数頭準備し、植物体に放飼することで、植物体を用いた吸汁行動評価を試みた。現状では、行動評価期間中に供試個体を安定的に生存させ、逃避を防止することが難しく、引き続き、条件検討を重ねる予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

予定通り、標的遺伝子の機能評価、国際特許出願までを完了できた。一方、植物体を用いた行動評価系の構築が難航している。

Strategy for Future Research Activity

特許の出願が完了したので、次に本研究内容に関して学術雑誌への投稿を目指す。なお、令和5年度については、本研究課題のadd-on課題である、国際共同研究強化Aの課題遂行にともなう海外渡航のため、研究を一時中断する予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] コロンビア大学(米国)
• [Presentation] タバコカスミカメの高精度ゲノム解析と化学受容体の探索 (2022)
  • Author(s): 柴田智文、上原拓也、霜田政美
  • Organizer: 第67回日本応用動物昆虫学会
• [Presentation] 天敵育種に向けたタバコカスミカメのゲノム解析 (2021)
  • Author(s): 上原拓也、柴田智文、古川誠一、霜田政美
  • Organizer: 第30回天敵利用研究会沖縄大会
• [Presentation] 味覚受容体の発現抑制による捕食天敵タバコカスミカメの食性制御 (2021)
  • Author(s): 上原拓也、佐伯かおる、霜田政美
  • Organizer: 第66回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] 捕食性天敵昆虫タバコカスミカメの全ゲノム解析 (2021)
  • Author(s): 柴田智文、上原拓也、古川誠一、霜田政美
  • Organizer: 第66回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] タバコカスミカメのゲノム育種に向けたトランスクリプトーム解析 (2020)
  • Author(s): 上原拓也、霜田政美
  • Organizer: 第65回日本応用動物昆虫学会
• [Patent(Industrial Property Rights)] 味覚を介した昆虫の行動制御法 (2022)
  • Inventor(s): 上原拓也
  • Industrial Property Rights Holder: 農研機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2022
  • Overseas
• [Patent(Industrial Property Rights)] 味覚を介した昆虫の行動制御法 (2021)
  • Inventor(s): 上原拓也
  • Industrial Property Rights Holder: 農研機構
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2021