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。

结构色是光被尺寸与光波长大致相同的精细结构分离和干涉时产生的颜色。结构色高度可见且稳定，因此，如果能够通过修改结构色来创造野生个体中找不到的颜色，那么对于通过不育昆虫释放或增强功能的有用昆虫来说，这将是户外使用的理想选择。基因组编辑有望用作识别个体/菌株的可见标记。在这项研究中，我们将重点关注在许多昆虫中观察到的由薄膜干涉和多层干涉引起的结构色，并将找到可用于修饰这些结构色的基因。我们将通过结合RNA-seq和RNAi来识别参与调节这些结构颜色的基因，并确认结构颜色被RNAi修饰的个体的适应度不会降低。未来，我们的目标是利用已识别基因的基因组编辑来创建在现场个体中看不到的结构颜色和图案，并开发可用作可见标记的技术。今年，我们将使用昆虫锯蝇作为薄膜干涉结构色的昆虫，小耳甲虫和韩国锹虫作为多层干涉结构色的昆虫，日本锹虫作为昆虫具有薄膜干涉结构颜色和多层干涉结构颜色我们寻找可以修改的基因。结果，我们在所有四个物种中都找到了可用于修饰结构颜色的基因，并成功通过RNAi修饰这些基因的结构颜色。此外，雄性和雌性锹虫具有不同的结构颜色。为了寻找导致雄性和雌性结构颜色差异的基因，我们从雄性和雌性蛹中提取RNA并对其进行RNA-seq，并成功获得了足够量的序列。此外，我们几乎完成了用于精确分析光学特性的显微光谱系统的推出。