昆虫の構造色を改変して個体識別マーカーとして利用するための基盤技術開発

开发修改昆虫结构颜色并将其用作个体识别标记的基础技术

基本信息

批准号：
22K19188
负责人：
神村学
金额：
$ 4.08万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19188/
关键词：
構造色可視マーカー不妊虫放飼ゲノム編集干渉

项目摘要

構造色は、光の波長程度のサイズの微細構造により、光が分光、干渉することによって生じる色である。構造色は視認性が高く安定であるため、構造色を改変して野外個体に無い色彩を作ることができれば、不妊虫放飼やゲノム編集により機能強化した有用昆虫の野外使用に際して、理想的な個体/系統識別用の可視マーカーとして利用できると期待される。そこで本研究では、多くの昆虫で見られる薄膜干渉と多層膜干渉による構造色に注目し、これらの構造色の改変に使える遺伝子を見いだす。これらの構造色の制御に関わる遺伝子をRNA-seqとRNAiを組み合わせることにより同定し、RNAiにより構造色を改変した個体の適応度が低下しないことまでを確認する。将来的には、同定した遺伝子のゲノム編集により、野外個体では見られない構造色の色彩、パターンを作り出して可視マーカーとして利用する技術を開発することを目指す。本年度は、薄膜干渉構造色を持つ昆虫としてカブラハバチ、多層膜干渉構造色を持つ昆虫としてコガタルリハムシとコルリクワガタ、薄膜干渉構造色と多層膜干渉構造色の両方を持つ昆虫としてイラガセイボウを材料に、構造色を改変できる遺伝子を探索した。その結果、これら４種の全てで、構造色の改変に使える遺伝子を見いだし、それらのRNAiにより構造色による色彩を改変することに成功した。また、コルリクワガタは雌雄で異なる色彩の構造色を持つ。この雌雄間の構造色の違いを生み出す遺伝子を探索するため、雌雄の蛹からRNAを抽出してRNA-seqに供試飼、十分量の配列を取得する事に成功した。加えて、光学特性を精密に解析するための顕微分光システムの立ち上げもほぼ完了した。

结构颜色是光谱和干扰产生的颜色，这是由于光的大小的微观结构而产生的。由于结构颜色高度可见且稳定，因此，如果可以对其进行修改以创建在现场个体中未发现的颜色，则预计将用作理想的个体/系统发育识别标志物，用于使用有用的释放和基因组编辑增强的有用昆虫时，用于户外使用。因此，在这项研究中，我们专注于由薄膜干扰和许多昆虫中发现的多层膜干扰引起的结构颜色，并找到可用于修饰这些结构颜色的基因。通过将RNA-Seq和RNAi结合来鉴定与控制结构色彩的这些基因，并确认其结构颜色已通过RNAi改变的个体的适应性不会降低。将来，我们旨在开发创造结构性颜色和模式的技术，通过编辑鉴定基因的基因组并将其用作可见标记，这些技术和模式在现场个体中无法看到。今年，我们探索了可以使用蜜蜂作为具有薄膜干扰结构颜色的昆虫来修饰结构色的基因，蜜蜂和雄鹿甲虫作为具有多层干扰结构颜色的昆虫，将slug甲虫作为昆虫作为昆虫，均具有薄膜干扰结构颜色和多层层次干涉结构颜色。结果，发现可以在所有四种物种中用于修饰结构颜色的基因，并使用RNAi根据结构颜色成功修改颜色。此外，雄鹿甲虫具有不同的男性和女性的不同结构色。为了搜索在雄性和女性之间产生结构颜色差异的基因，从男性和女性的p中提取RNA并在RNA-Seq中进行了测试，并获得了足够量的序列。此外，几乎完成了用于精确分析光学特性的微光谱系统的启动。