2020 Fiscal Year Annual Research Report

鱗翅目幼虫中腸における栄養・解毒の複合系代謝制御機構の解明

Research Project

Project/Area Number	17H05029
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	吉永直子京都大学, 農学研究科, 助教 (40456819)
Project Period (FY)	2017-04-01 – 2021-03-31
Keywords	L-ACY-1
Outline of Annual Research Achievements	農業害虫である鱗翅目幼虫は、栄養豊富な圃場の作物に特化した生理を持つ。窒素同化効率を高め、生育期間を短縮することを天敵に対する防御戦略とすることで、爆発的な増殖と暴食を可能にした。この特殊な機能を裏付けるのが一部の鱗翅目幼虫の腸内に多量に見られるFACsであり、これを生合成・分解するサイクルによってアミノ酸代謝の中心であるグルタミン代謝を促進していると考えられる。これらの仮説を、FACs代謝酵素をノックアウトすることで検証した。まず、鱗翅目幼虫ハスモンヨトウにおいてゲノム編集CRSPR/Cas9を用いた特定酵素のノックアウト系統作出方法を確立した。これを用いて、FACs代謝酵素のうち分解酵素とされるアミノアシラーゼL-ACY-1をノックアウトしたハスモンヨトウ系統を確立した。この系統はFACsを生合成するものの分解できず、糞中に多量のFACsを放出する。野生型を比較してみると、生育に遅延があり、FACs生合成・分解サイクルが窒素代謝と成長戦略に重要であることが改めて示唆された。また、CNアナライザーによる分析でも、同系統は野生型と比べて窒素同化効率が低下する現象が見られた。分解酵素のみを欠損しただけで生育に差が出たことは、FACsの窒素代謝に与える影響が予想を上回る重要性を持っていたことを意味する。このような発育遅延は、野外では天敵との遭遇率を上げるだけでなく、寄生虫による寄生率の上昇にも繋がることが想定される。また、解毒能力にも影響が出ることが示された。
Research Progress Status	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。
Strategy for Future Research Activity	令和2年度が最終年度であるため、記入しない。