Abstract of the submitted paper
I published a paper presenting the results of allele-specific PCR experiments that I conducted after returning from Edinburgh, during the year leading up to the retirement of my former graduate advisor. Although most of the experiments were carried out in 2006, I eventually prepared the manuscript at my parents’ home, and the paper was finally published in 2010. I applied for several fellowships but was unsuccessful. Ultimately, I could see no realistic prospect of carrying out the larger experiments I had originally planned, and therefore reluctantly decided to compile and publish only the results I had already obtained. A Japanese translation of the abstract of the paper is included in the Japanese edition of my book.
Contributions of three-site mutations in acetylcholinesterase and cytochrome P450 to genetic variation in susceptibility to organophosphate insecticides within a natural population of Drosophila melanogaster
Takahiro Miyo and Yuzuru Oguma
Population Ecology (2010) 52: 159−169
Abstract In this study, we attempted to elucidate the two resistance factors conferring resistance to organophosphates within the Katsunuma population of Drosophila melanogaster (Meigen), one of which has been mapped on the second chromosome and the other on the third chromosome. With regard to the second chromosome factor, we tested susceptibility to malathion of 54 recombinant inbred lines with recombination between ltd and vg. Analyses of variance (ANOVAs) showed highly significant variation in susceptibility to malathion between recombinant lines. In addition, susceptibility of the second-chromosome resistant line to malathion was increased with additional application of piperonyl butoxide, suggesting a member of the Cyp gene family located between ltd and vg. With regard to the third-chromosome factor, we conducted inhibition assays of acetylcholinesterase (AChE) with respect to fenitroxon and carbaryl, to evaluate the contribution of mutated AChE to organophosphate resistance within the Katsunuma population. I50 values of resistant lines, isolated from this population, were about 15 times higher for fenitroxon, and about two times higher for carbaryl, than those of susceptible lines, suggesting the contribution of mutated AChE to organophosphate resistance within the Katsunuma population. We further investigated the genetic variation in the acetylcholinesterase (Ace) gene within the newly collected Katsunuma population, by using the allele-specific polymerase chain reaction (PCR) approach, and revealed that within this population there were high frequencies of resistant-type mutations at three sites in the Ace gene, which play critical roles in altering sensitivity of AChE to organophosphate and carbamate insecticides.
Keywords Acetylcholinesterase, Allele-specific PCR, Cytochrome P450, Density independence, Drosophila melanogaster, Insecticide resistance
(translated version of the post on November 09, 2021)
投稿論文の要旨
エジンバラから帰国し、大学院時代にお世話になっていた指導教官が定年のため退官されるまでの1年間に行った、特に対立遺伝子特異的PCR実験の結果をまとめて論文として発表しました。主に2006年に実験を行っていましたが、実際には実家でまとめることになってしまい、2010年に発表された論文です。フェローシップを取ろうとしていろいろと応募してみたりしたのですが、うまくいきませんでした。結局、今後行おうと計画していた実験を実際に行う目途が立たず、やむを得ず得られている結果だけをまとめることにしたのでした。原文は英文ですが、日本語に翻訳してあります。
キイロショウジョウバエ自然集団における有機リン剤に対する感受性の遺伝的変異へのアセチルコリンエステラーゼの3つのサイトの突然変異とチトクロームP450の寄与
Takahiro Miyo and Yuzuru Oguma
Population Ecology (2010) 52: 159-169.
要旨
本研究において、我々は、キイロショウジョウバエの勝沼集団において有機リン剤に対する抵抗性を与える2つの抵抗性因子を明らかにしようと試みた。そのうちの1つは第2染色体上にマッピングされ、他方は第3染色体上にマッピングされている。第2染色体因子に関しては、我々は、ltdとvgの間で組換えを起している54の組換え近交系統のマラチオンに対する感受性をテストした。分散分析（ANOVA）は、組換え系統の間におけるマラチオンに対する感受性の高度に有意な変異を明らかにした。加えて、マラチオンに対する第2染色体抵抗性系統の感受性は、ピペロニル・ブトキシドの付加的な施用とともに増大した。これは、ltdとvgの間に位置するCyp遺伝子ファミリーのメンバーの1つであることを示唆している。第3染色体因子に関しては、我々は、勝沼集団における有機リン剤抵抗性への変異型アセチルコリンエステラーゼ（AChE）の寄与を評価するために、フェニトロオクソンとカーバリルに関するAChEの阻害アッセイを行った。この集団から分離された抵抗性系統のI50値は、感受性系統のものよりも、フェニトロオクソンについてはおよそ15倍、カーバリルについてはおよそ2倍高かった。これは、勝沼集団における有機リン剤抵抗性に変異型AChEが寄与していることを示唆している。我々はさらに、対立遺伝子特異的ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）アプローチを用いることによって、新たに採集した勝沼集団内におけるアセチルコリンエステラーゼ（Ace）遺伝子の遺伝的変異を調べた。この集団内には、有機リン剤やカーバメイト剤に対するAChEの感受性を変更するうえで重要な役割を果たしているAce遺伝子の3つのサイトにおける抵抗性型の突然変異が高頻度で存在することを明らかにした。
KEYWORDS: アセチルコリンエステラーゼ、対立遺伝子特異的PCR、チトクロームP450、密度非依存性、キイロショウジョウバエ、殺虫剤抵抗性
(2021年11月9日のポストを再掲）