Understand molecular mechanisms underlying endosymbiosis of aphids by using genome editing

半翅目昆虫アブラムシとその細胞内共生細菌ブフネラはお互い相手なしでは生存が不可能なほど緊密な相互依存関係にあり、共生研究のモデル系として広く研究されている。しかし、アブラムシにはRNAiが効きにくいなど、効果的な遺伝子機能解析の技術がなかった。私たちは最近、エンドウヒゲナガアブラムシにおいて CRISPR/Cas9ゲノム編集の技術を確立することに成功した。本研究ではこのゲノム編集技術を最大限に活用し、アブラムシの「共生遺伝子」を同定し、その機能を明らかにすることを目標とする。３年目となる今年度は、すでにゲノム編集が確立しているCRISPR/Cas9 NHEJ法を用いて、共生遺伝子の候補遺伝子数個のノックアウト実験を昨年に引き続き行なった。遺伝子XとYのノックアウト個体では共生細菌や共生器官に影響が見られ、これらの遺伝子は共生細菌との共生に必須の共生遺伝子であると結論された。遺伝子Zについてはポリクローナル抗体の作出に成功した。その抗体で免疫染色をおこなったところ、ブフネラに局在することが明らかとなった。ゲノム編集のさらなる高度化を進めた。特にノックイン技術の開発に力を入れている。卵ではなく成虫に直接インジェクションする新技術「DIPA CRISPR」を開発者との共同研究で開始し、順調に開発が進展している。共生細菌ブフネラ側の遺伝子操作の技術開発も開始し順調に進展している。社会性アブラムシであるササコナフキツノアブラムシをモデル系として確立し、複数の絶対共生細菌が共生する複合共生系であることを新発見し、論文に報告した(Yorimoto et al., 2022 iScience)。

半翅目昆虫アブラムシとその細胞内共生細菌ブフネラはお互い相手なしでは生存が不可能なほど緊密な相互依存関係にあり、共生研究のモデル系として広く研究されている。しかし、アブラムシにはRNAiが効きにくいなど、効果的な遺伝子機能解析の技術がなかった。私たちは最近、エンドウヒゲナガアブラムシにおいて CRISPR/Cas9ゲノム編集の技術を確立することに成功した。本研究ではこのゲノム編集技術を最大限に活用し、アブラムシの「共生遺伝子」を同定し、その機能を明らかにすることを目標とする。３年目となる今年度は、すでにゲノム編集が確立しているCRISPR/Cas9 NHEJ法を用いて、共生遺伝子の候補遺伝子数個のノックアウト実験を昨年に引き続き行なった。遺伝子XとYのノックアウト個体では共生細菌や共生器官に影響が見られ、これらの遺伝子は共生細菌との共生に必須の共生遺伝子であると結論された。遺伝子Zについてはポリクローナル抗体の作出に成功した。その抗体で免疫染色をおこなったところ、ブフネラに局在することが明らかとなった。ゲノム編集のさらなる高度化を進めた。特にノックイン技術の開発に力を入れている。卵ではなく成虫に直接インジェクションする新技術「DIPA CRISPR」を開発者との共同研究で開始し、順調に開発が進展している。共生細菌ブフネラ側の遺伝子操作の技術開発も開始し順調に進展している。社会性アブラムシであるササコナフキツノアブラムシをモデル系として確立し、複数の絶対共生細菌が共生する複合共生系であることを新発見し、論文に報告した(Yorimoto et al., 2022 iScience)。