日本国立研究开发法人农业与食品产业技术综合研究机构（以下简称“农研机构”）生物功能利用研究部门昆虫利用技术研究领域的刘家铭研究员、上原拓也主任研究员与东京大学研究生院农学生命科学研究科的霜田政美教授的研究团队发表研究成果称，开发出了一种能够在饲料用昆虫（黑水虻）体内高浓度积累氨基酸的技术，而在此前，黑水虻作为饲料缺乏这种氨基酸。研究人员通过阻碍由体内向消化管转运氨基酸的转运蛋白基因之一“HiNATt”，成功使昆虫体内的氨基酸总量增加了1.8倍，其中饲料用昆虫所缺乏的必需氨基酸“组氨酸”的含量最多增加了2.9倍。该技术有望通过粮食的稳定供应和资源循环，为粮食可持续生产做出贡献。相关研究成果已发表在国际学术期刊《Journal of Insects as Food and Feed》11月1日号上。

图1 抑制HiNATt导致氨基酸排泄功能下降实现氨基酸积累
当通过RNA干扰抑制HiNATt表达时，氨基酸从体腔向马氏管的排出被抑制，氨基酸残留在体腔内。（供图：农研机构（NARO））

伴随全球人口的增长，亟需确立蛋白质供给需求增加的措施，所以尚有增产空间的海水养殖业备受期待。另一方面，作为饲料原料的鱼粉在国际上供不应求，过去25年间其价格飙升了5倍。鱼粉在养殖配合饲料中占比约40%，而日本的这种产品大部分依赖进口。

鉴于这种情况，能够以食品残渣和农业残渣等有机废物为饵料生产的黑水虻幼虫，作为替代养鸡和水产养殖用鱼粉的蛋白质来源便受到关注。

黑水虻属于双翅目水虻科，是体长15～20毫米（成虫）的昆虫，1950年前后作为入侵物种进入日本，在日本国内自然繁殖。幼虫以草、果实、动物尸体、粪便等腐败有机物为食。不会蜇刺人或动物。

研究团队此前曾报告称，以食品残渣为饵料养殖水虻时，幼虫具有的肠道菌群会抑制食品残渣的臭味。长期以来研究团队一直在为实现水虻作为饲料用昆虫的实际应用而进行研发。

另一方面，这种幼虫体内所含的必需氨基酸平衡与鱼粉存在差异，其中一直存在作为水产养殖必需氨基酸中的组氨酸不足的问题。

因此，研究团队采用了一种增加昆虫水虻体内组氨酸含量的方法，旨在通过降低排泄功能来积累组氨酸。

首先，研究人员利用新一代基因测序仪探查昆虫水虻体内进行氨基酸转运的营养氨基酸转运蛋白（NAT）。NAT存在于各种器官之中，功能各异。

研究发现了5种NAT，并通过调查这些NAT的基因组序列及表达位置，发现了一种仅在消化管的部分区域——马氏管中表达的NAT，并将其命名为HiNATt。马氏管起到类似于肾脏的排泄器官的作用，昆虫体内的氨基酸在HiNATt作用下通过细胞膜被马氏管吸收，再由此处输送至后肠排出体外。

研究团队以抑制氨基酸排泄为目的对HiNATt基因进行了RNA干扰（RNAi），结果发现，其表达量被抑制在从前的40%。经过RNA干扰处理1周后，水虻幼虫体内的氨基酸总量增加了1.8倍。

研究人员调查了RNA干扰处理引起的各种氨基酸的含量变化，发现组氨酸最多增加到了2.9倍，足以满足需要量。不仅如此，蛋氨酸最多也增加了2.9倍，其他必需氨基酸虽未达到如此高的增幅，但也各有增加。

研究还证实，经RNA干扰处理后氨基酸总量增加的水虻幼虫也能够正常羽化。

据悉，研究团队未来将以实际应用为目标力争制造出水虻品系，并继续调查组氨酸等物质对于水虻等昆虫的作用。

刘研究员表示：“通过推进该研究，我们有望制作出作为饲料原料价值较高的水虻品系。水虻的优良品系育种和饲养技术改良也在进行中。我们将推动实现昆虫饲料化所需的研究，力求实现粮食稳定供应和环境负荷降低的粮食可持续生产。”

原文：《科学新闻》
翻译：JST客观日本编辑部

【论文信息】
期刊：Journal of Insects as Food and Feed
论文：Enhancing amino acid productivity and profile in black soldier fly larvae through NAT transporter suppression in the excretion system
DOI：10.1163/23524588-00001155