Elucidation of novel juvenile hormone signaling that has triggered termite social evolution

• Project/Area Number: 17J06352
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: National Agriculture and Food Research Organization
• Principal Investigator: 増岡 裕大 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 昆虫制御研究領域 昆虫機能制御ユニット, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: シアロリ / 社会性進化 / 不妊カースト / 兵隊 / 幼若ホルモン / シロアリ / 兵隊分化 / HR39 / 変態制御因子 / エクダイソン

Outline of Annual Research Achievements

本研究課題はシロアリの社会性進化を促したと考えられる不妊兵隊カーストの進化機構の解明を目指すものである。当該年度は本研究課題の最終年度であり、これまで明らかとなった兵隊分化の決定因子であるHR39遺伝子の標的遺伝子の探索を行った。HR39遺伝子のノックダウン個体を用いて行ったRNA-seq解析によってHR39の下流遺伝子の絞り込みを試みた。その結果、ショウジョウバエにおいて翅形成に関わる遺伝子がHR39の下流で兵隊特異的な形態形成を制御することが示された。また、細胞増殖に関わるInR遺伝子の内、シロアリを含むゴキブリ目でのみ獲得されたInR3もHR39の下流で発現制御を受け、兵隊特異的な頭部の巨大化に関わることが示された。以上のことから、幼若ホルモン（JH）の制御化に再配置されたHR39遺伝子が、形態形成や細胞増殖に関わる遺伝子群が制御することにより、シロアリ特異的な兵隊分化を可能にしていることが示唆された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A Crucial Caste Regulation Gene Detected by Comparing Termites and Sister Group Cockroaches (2018)
  • Author(s): Masuoka Yudai、Toga Kouhei、Nalepa Christine A.、Maekawa Kiyoto
  • Journal Title: Genetics Volume: 209 Issue: 4 Pages: 1225-1234
  • DOI: 10.1534/genetics.118.301038
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A lipocalin protein, Neural Lazarillo, is key to social interactions that promote termite soldier differentiation. (2018)
  • Author(s): Yaguchi H, Shigenobu S, Hayashi Y, Miyazaki S, Toga K, Masuoka Y, Maekawa K
  • Journal Title: Proceedings of the Royal Society of London B Volume: 285 Issue: 1883 Pages: 20180707-20180707
  • DOI: 10.1098/rspb.2018.0707
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Caste-specific microRNA expression in termites: insights into soldier differentiation. (2018)
  • Author(s): Matsunami M, Nozawa M, Suzuki R, Toga K, Masuoka Y, Yamaguchi K, Maekawa K, Shigenobu S, Miura T
  • Journal Title: Insect Molecular Biology Volume: 28 Issue: 1 Pages: 86-98
  • DOI: 10.1111/imb.12530
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] TGFβ signaling related genes are involved in hormonal mediation during termite soldier differentiation. (2018)
  • Author(s): Masuoka Y, Yaguchi H, Toga K, Shigenobu S & Maekawa K.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 14 Issue: 4 Pages: e1007338-e1007338
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1007338
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] シロアリのカースト分化でのホルモンの役割 (2017)
  • Author(s): 増岡裕大、前川清人
  • Journal Title: 昆虫と自然 Volume: 52 Pages: 13-17
• [Presentation] シロアリの兵隊分化を制御するホルモンシグナル (2020)
  • Author(s): 増岡裕大
  • Organizer: 第64回日本応用動物昆虫学会大会
• [Presentation] シロアリの兵隊分化制御因子HR39の上流経路と標的遺伝子の探索 (2019)
  • Author(s): 増岡裕大, 前川清人
  • Organizer: 第63回日本応用動物昆虫学会
• [Presentation] A role of JH-Met signaling activity during soldier differentiation in the termite Zootermopsis nevadensis. (2018)
  • Author(s): Masuoka Y, Maekawa K
  • Organizer: The 18th Congress of International Union for the Study of Social Insects
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Evolution of sterile caste in termites: missing link between the functions of JH and ecdysone. (2018)
  • Author(s): Maekawa K, Masuoka Y
  • Organizer: The 18th Congress of International Union for the Study of Social Insects
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] RNA-seq解析によるシロアリの兵隊分化にかかわる遺伝子群の探索 (2018)
  • Author(s): 増岡裕大
  • Organizer: ROIS-DS-JOINT共同研究集会
  • Invited
• [Presentation] ネバダオオシロアリの兵隊分化にかかわるホルモンシグナル経路 (2018)
  • Author(s): 増岡裕大
  • Organizer: 昆虫ソシオゲノミクス研究会
  • Invited
• [Presentation] シロアリの兵隊分化において脱皮と形態改変を両立させる機構の探索 (2018)
  • Author(s): 増岡裕大、前川清人
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会
• [Presentation] シロアリとキゴキブリにおけるホルモンシグナル経路の比較解析 (2017)
  • Author(s): 増岡裕大、前川清人
  • Organizer: 日本進化学会
• [Presentation] シロアリの兵隊分化にかかわる幼若ホルモン応答遺伝子の探索 (2017)
  • Author(s): 増岡裕大、前川清人
  • Organizer: 日本動物学会