寄生バチによるクモ網操作：マルチオミクス解析を用いた分子機構解明と進化経路追跡

• Project/Area Number: 17J40065
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Keio University
• Principal Investigator: 髙須賀 圭三 慶應義塾大学, 環境情報学部, 特別研究員(RPD)
• 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: クモ / クモヒメバチ / 造網行動操作 / ゲノム / トランスクリプトーム / 寄主操作 / 産卵行動 / 網 / 寄生バチ / RNA-seq解析

Outline of Annual Research Achievements

過去2年、ニールセンクモヒメバチ幼虫・成虫の時系列比較トランスクリプトミクスに注力してきたが、発現定量解析の基準としていたリファレンス配列は、ゲノム情報が存在しなかったためトランスクリプトーム配列を基に構築した擬似的なものを利用せざるを得なかった。それでも上手く解析できることは十分期待されていたが、現実的には検出されるDEGのTPM値が異様に高いといった難点を呈したため、全ゲノムによる発現定量解析の再実施を目的とし、ニールセンクモヒメバチおよび同じく解析対象としている同属別種の全ゲノム決定を目指した。
ハチ成虫から抽出したゲノムをChromium Controllerによってエンリッチメントし、MiSeq によって全ゲノムシーケンスする方針を採った。破砕法を検討しながら最適条件を探りつつ抽出を繰り返し、特に長さの点（60Kbps前後）で最も成績のよかったサンプル上位2つをエンリッチメントおよびシーケンスに供した。ただし、抽出量は3~5ng/ulと非常に少ないものであった。結果としては、いずれの配列もクオリティが低く、ゲノム抽出自体に問題があることが示された。
その後も、近縁ヒメバチのテストサンプルを用いて抽出キットも複数試すなど、破砕や抽出の条件検討を繰り返したが、1個体抽出では長さと量を両立させた最適な条件を得るには至れず、課題を残した。ここには技術的な問題だけではなく、小型のヒメバチ類が1個体のみでは十分量の長鎖DNAを得るのが難しいという生物学的な特質が存在する可能性もある。そのため、今後（１）Chromium ControllerとMiSeqによる配列決定からMinion (Nanopore)に変更し、（２）1個体からの抽出をやめ、20Kbps以上でDNA量が合計で1ugになるよう複数個体をプールする、という方針に変更する。

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] The second record of <I>Allagelena opulenta</I> (Araneae, Agelenidae) parasitized by the spider-ectoparasitoid,<I> Brachyzapus nikkoensis</I> (Hymenoptera, Ichneumonidae) (2019)
  • Author(s): Takasuka Keizo
  • Journal Title: Acta Arachnologica Volume: 68 Issue: 2 Pages: 77-80
  • DOI: 10.2476/asjaa.68.77
  • NAID: 130007777522
  • ISSN: 0001-5202, 1880-7852
  • Year and Date: 2019-12-20
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Evaluation of manipulative effects by an ichneumonid spider-ectoparasitoid larva upon an orb-weaving spider host (Araneidae, Cyclosa argenteoalba) by means of surgical removal and transplantation (2019)
  • Author(s): Takasuka Keizo
  • Journal Title: Journal of Arachnology Volume: 47 Issue: 2 Pages: 181-189
  • DOI: 10.1636/joa-s-18-082
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Discovery of a bagworm devouring an orb-web (2019)
  • Author(s): Koshidaka Naoki, Takasuka Keizo
  • Journal Title: Arachnology Volume: 18 Issue: 2 Pages: 147-149
  • DOI: 10.13156/arac.2018.18.2.147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Oviposition behaviour by a spider‐ectoparasitoid, Zatypota maculata, exploits the specialized prey capture technique of its spider host (2019)
  • Author(s): Takasuka Keizo, Matsumoto Rikio, Maeto Kaoru
  • Journal Title: Journal of Zoology Volume: 印刷中 Issue: 3 Pages: 221-230
  • DOI: 10.1111/jzo.12668
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 多様なクモ網を打破したクモヒメバチの多彩な産卵行動戦術 (2019)
  • Author(s): 髙須賀圭三
  • Journal Title: 昆蟲ニューシリーズ Volume: 23 Pages: 11-23
  • NAID: 130007815515
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Cyclosa omonaga (Araneae: Araneidae), an alternative host of the spider ectoparasitoid Reclinervellus nielseni (Hymenoptera: Ichneumonidae), with notes on behavioural manipulation (2018)
  • Author(s): Takasuka Keizo
  • Journal Title: Arachnology Volume: 17 Issue: 8 Pages: 406-409
  • DOI: 10.13156/arac.2017.17.8.406
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Divergence in host utilisation by two spider ectoparasitoids within the genus Eriostethus (Ichneumonidae, Pimplinae) (2018)
  • Author(s): Korenko S., Hamouzova K., Kysilkova K., Kolarova M., Kloss T.G., Takasuka K. & Pekar S.
  • Journal Title: Zoologischer Anzeiger - A Journal of Comparative Zoology Volume: 272 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1016/j.jcz.2017.11.006
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The changing use of the ovipositor in host shifts by ichneumonid ectoparasitoids of spiders (Hymenoptera, Ichneumonidae, Pimplinae) (2018)
  • Author(s): Takasuka K., Fritzen N.R., Tanaka Y., Matsumoto R., Maeto K. & Shaw M.R.
  • Journal Title: Parasite Volume: 25 Pages: 17-17
  • DOI: 10.1051/parasite/2018011
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ゴミグモヒメバチ属3種による操作網の種間プロパティ比較 (2019)
  • Author(s): 髙須賀圭三，原口岳，安井知己，河野暢明，荒川和晴，冨田勝，前藤薫
  • Organizer: 日本蜘蛛学会第51回大会
• [Presentation] 行動から見るクモ寄生バチによる造網行動操作の究極要因と至近要因（2019年度日本動物行動学会賞受賞講演） (2019)
  • Author(s): 髙須賀圭三
  • Organizer: 日本動物行動学会第38回大会
  • Invited
• [Presentation] 趣旨説明（シンポジウム『現在～未来の蜘蛛学を担う若者たちのクモトーク』） (2019)
  • Author(s): 髙須賀圭三
  • Organizer: 日本蜘蛛学会第51回大会
• [Presentation] ゴミグモ類に寄生するクモヒメバチ3種が作らせた操作網の力学的プロパティの収斂 (2019)
  • Author(s): 髙須賀圭三，原口岳，安井知己，前藤薫
  • Organizer: 日本生態学会第66回大会
• [Presentation] ニールセンクモヒメバチによって造網行動を操作されるギンメッキゴミグモの発現変動解析 (2018)
  • Author(s): 髙須賀圭三，河野暢明，冨田勝，荒川和晴
  • Organizer: 日本蜘蛛学会第50回大会
• [Presentation] ゴミグモ類に寄生するクモヒメバチ3種が作らせた操作網の材料力学的評価 (2018)
  • Author(s): 髙須賀圭三，原口岳，安井知己，前藤薫
  • Organizer: 日本昆虫学会第78回大会
• [Presentation] Orb-web manipulation of Cyclosa spp. (Araneae, Araneidae) by three spider-ectoparasitoids (Hymenoptera, Ichneumonidae) requires same degree of thread reinforcement in their cocoon web (2018)
  • Author(s): Takasuka K., Haraguchi F. T., Yasui T. & Maeto K.
  • Organizer: Ninth International Congress of Hymenopterists
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クモの造網行動をあやつる寄生バチ：操作された網から見える適応進化 (2018)
  • Author(s): 髙須賀圭三
  • Organizer: 東海昆虫研究会
• [Presentation] RNA-seq解析によるクモヒメバチのクモ網操作の分子機構探索 (2018)
  • Author(s): 髙須賀圭三，前藤薫，河野暢明，冨田勝，荒川和晴
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会第62回大会
• [Presentation] 寄生バチに造網行動を操作されるクモの遺伝子発現変動解析 (2017)
  • Author(s): 髙須賀圭三，前藤薫，河野暢明，荒川和晴
  • Organizer: 第5回 NGS現場の会
• [Presentation] 行動から見るクモの寄生バチの適応進化 (2017)
  • Author(s): 髙須賀圭三
  • Organizer: 日本昆虫学会第77回大会
  • Invited
• [Presentation] Host web manipulation by an ichnemonid koinobiont ectoparasitoid of spiders taking advantage of preprogrammed web-building behaviour (2017)
  • Author(s): Takasuka K.
  • Organizer: The 5th International Entomophagous Insects Conference
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] クモヒメバチ幼虫の外部付着様式 (2017)
  • Author(s): 髙須賀圭三，宮崎勝己，後藤彩，櫛引敬嗣，小川大地，安井知己
  • Organizer: 日本蜘蛛学会第49回大会
• [Presentation] クモの寄生バチによる造網行動操作の分子機構探索：クモとハチ両方向からの RNA-seq 解析 (2017)
  • Author(s): 髙須賀圭三，前藤薫，河野暢明，冨田勝，荒川和晴
  • Organizer: 第40回 分子生物学会年会
• [Book] 寄生バチと狩りバチの不思議な世界 (2020)
  • Author(s): 編者：前藤薫、執筆者：前藤薫、松尾和典、三田敏治、井手竜也、小西和彦、松本吏樹郎、高須賀圭三、中松豊、三浦一芸、岩淵喜久男、藏滿司夢、渡辺恭平、向井裕美、岡部貴美子、牧野俊一、清水晃
  • Total Pages: 350
  • Publisher: 一色出版
  • ISBN: 9784909383129