| Project/Area Number |
23K23626
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| Project/Area Number (Other) |
22H02361 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39050:Insect science-related
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| Research Institution | Osaka Metropolitan University |
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Principal Investigator |
後藤 慎介 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (70347483)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
粥川 琢巳 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, 上級研究員 (70580463)
古田 賢次郎 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, 主任研究員 (00575532)
品田 哲郎 大阪公立大学, 大学院理学研究科, 教授 (30271513)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2023: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,150,000 (Direct Cost: ¥5,500,000、Indirect Cost: ¥1,650,000)
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| Keywords | 昆虫 / 幼若ホルモン / カメムシ / JHSB3 / 内分泌 / ホルモン / 合成 |
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| Outline of Research at the Start |
幼若ホルモン（JH）は昆虫の発生・生理を司る重要なホルモンである．私たちは近年，多くの昆虫がJH IIIという物質をJHとして用いるのに対し，カメムシ目の中のカメムシ亜目昆虫は新規物質JHSB3をJHとして用いることを明らかにした．しかし，JHSB3がカメムシ目昆虫の進化のどの過程で作られるようになったのか，その合成・受容の分子機構はどのようなものかはいまだに明らかになっていない．本研究は昆虫の内分泌系の進化の一端を明らかにすることを目的とし，JHSB3の系統上の分布，JHSB3合成・受容の分子機構を解明するとともに，合成・受容機構の進化過程を推定する．
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| Outline of Annual Research Achievements |
幼若ホルモン（Juvenile hormone, JH）は昆虫の発生・生理を司る重要なホルモンである．多くの昆虫はJH IIIという物質をJHとして用いるのに対し，カメムシ目の中のカメムシ亜目昆虫はJHSB3と呼ばれる物質をJHとして用いる．このJHSB3は，カメムシ目昆虫の進化のどの過程で作られるようになったのだろうか，その合成・受容の分子機構はどのようなものだろうか．本研究は昆虫の内分泌系の進化の一端を明らかにすることを目的とし，JHSB3の系統上の分布，JHSB3合成・受容の分子機構を解明するとともに，合成・受容機構の進化過程を推定する．
今年度はJHSB3の合成系に注目して実験を行った．JH合成器官であるアラタ体に，JHSB3の中間産物候補として考えられるFarnesoic acid (FA), Methyl farnesoate (MF), 2,3-Epoxy MF (EMF), JH III acid (JHA), JH IIIを与え，JHSB3合成量への影響を調べた．与えた物質がJHSB3中間産物であれば，JHSB3合成量が増大すると考えられる．FAの添加はJHSB3の合成量を増大させた．一方，MF, EMF, JHA, JH IIIの添加では合成量の増大は起きなかった．このことから，FAはJHSB3の中間産物であり，MF, EMF, JHA, JH IIIは中間産物ではないと考えられる．
JHSB3, JH IIIの片方を持つ，また両方を持つカメムシ類としては，エンドウヒゲナガアブラムシ、タバココナジラミ、ツマグロヨコバイ、ワタアブラムシが挙げられる．これらの昆虫がそれぞれのホルモンをどのように受容しているかを明らかにすべく，Met/SRC発現ベクターのコンストラクションを行った．
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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
本研究課題では，JHSB3の進化の謎を解くために次の４つの課題（課題1～4）を設定している．このうちの課題１「JHSB3の系統上の分布の解明」では，多様なカメムシ類のJHの同定に取り組んできた．これにより，JHSB3の起源は古く，JHSB3はカメムシ目昆虫の共通祖先あるいはそれよりも前に誕生したことが明らかになった．また，カメムシ目昆虫の中にはJHSB3のみを持つ種，JH IIIのみを持つ種，その両方を持つ種が存在することが明らかになった．カメムシの中での多様化が明らかになった．課題2「JH IIIとJHSB3の生理活性の種間比較」については今年度，水生カメムシおよびカスミカメでの実験に取り組む．課題3としては「JH合成機構の解明」に取り組んできた（上記，研究実績参照）．課題４としては「JH受容機構の解明」に取り組むべく，発現ベクターの作成を行った（上記，研究実績参照）．
今年度はアブラナ科作物の害虫として知られるナガメEurydema rugosumのJHがJHSB3であることを明らかにした原著論文を１編発表した．また，光周性に関する総説を発表し，その中でJHSB3の機能について述べた．JHSB3の合成系に関して，学生が筆頭著者・発表者となる学会講演を行った．
以上の進捗を踏まえ「おおむね順調に進展している」と判断した．
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| Strategy for Future Research Activity |
課題３において，これまでは2,3-EpoxyFA，JHSB3 acidがJHSB3合成の中間産物になりうるかについては検討できていなかった．これは，これらの物質が販売されていないため，標品として用いることができなかったからである．今年度はこれらの物質の合成に取り組む．また，これらの物質をアラタ体培養中に添加しJHSB3合成量が増大するかを調べることで，これらの物質が中間産物となりうるかを検討する．JHSB3の合成にはepoxidaseであるCYP15が関わると考えられる．そこでCYP15の阻害剤，さらに昨年度用いたJHAMTの阻害剤も用いることで，JHSB3の合成経路を明らかにする．またカメムシではRNA干渉法（RNAi法）が有効であるため，JHAMT遺伝子，CYP15遺伝子の発現抑制も行なうことで合成経路を詳細に明らかにできると考えられる．
課題１の結果により，カメムシ目昆虫のJHの多様性が明らかになった．これを踏まえ，課題４として，多様なカメムシ類のJH受容機構を比較する．JHSB3だけを持つ種，JH IIIだけを持つ種，両方を持つ種は，どのような受容体を持つのだろうか．それぞれの種のJH受容体は，自身が持つJHに特化して受容するのだろうか，あるいは両方のホルモンを受容できるような「寛容な」受容体を持つのだろうか．それぞれの種の受容体の発現ベクターは完成しているのでこれを培養細胞に導入し，JH IIIあるいはJHSB3を添加してレポーター活性を測定する．
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