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広域分布種フタバカゲロウ類における特殊な発生システムの究明

Research Project

Project/Area Number 19J13377
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

谷野 宏樹  信州大学, 総合医理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2019-04-25 – 2021-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help
¥2,100,000 (Direct Cost: ¥2,100,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords繁殖システム / 胎生 / 卵胎生 / 発生学 / 繁殖様式 / 発生システム
Outline of Research at the Start

昆虫類は種多様性が高く多様な形質をもつが,最重要形質と言える発生システムに関しては保存性が高い.多くの種は「卵生」であるが,「卵胎生」も一部の種群から知られる.一方,最も特殊化した「胎生」については,極めて僅かな種に知られるのみである.そのような中,フタバカゲロウ Cloeon dipterum は,これまで報告された「胎生」とは全く異なる新規の「胎生」システムをもつ可能性が高いことが明らかになっている。本研究では,組織化学的手法や全ゲノム解析を通じこの新規「胎生」システムの詳細を明らかにするとともに,近縁系統の発生システムとの比較を実施することで,発生システムの進化的背景を究明する。

Outline of Annual Research Achievements

昆虫は生物全体の中でも最も多様な形質を有する分類群であるものの,その繁殖システムは基本的には卵生である。卵生昆虫の場合は母体外に産み落とされた卵を親が世話することは稀であり,放置されることが多い。卵生が特殊化した卵胎生では,母体内で孵化した幼虫,あるいは孵化直前にまで胚発生が進行した卵が産下される。最も特殊化した繁殖システムである胎生は一部の昆虫類のみで知られる。胎生では卵内に十分な栄養物質が含まれておらず,親からの栄養供給が必須である。昨年度までの研究においては,フタバカゲロウの日本列島集団が胎生であること,本種の胎生は従来知られてきた胎生システムのいずれにも当てはまらないことを明らかにしてきた。また,胚発生過程において卵膜に特殊な構造が観察されることを光学顕微鏡下での観察から明らかにした他,胎生システムの獲得に伴い進化した可能性が高い,未受精卵の吸収についても明らかにした。
本年度は,この新規胎生システムの栄養供給に関して,重要な知見が得られた。これまでの研究から,胚発生過程を通じて卵膜に特殊な構造が形成されることを明らかにしてきた。この特殊な構造の詳細を究明するため,TEMによる超微細構造の観察を実施した。この観察により,胚発生過程を通じて卵膜に微絨毛が形成されること,卵巣から卵膜,そして胚へと電子密度の高い物質が輸送されていることが明らかとなった。
これまでの研究成果を通じ,フタバカゲロウにおける新規の胎生システムでは卵膜が重要な役割をしており,母体に蓄積された卵黄物質および脂質の供給を受けながら胚発生が進行していくことが示唆される。また,未受精卵の吸収が示唆されていることから,未受精卵に含まれる脂質を利用し,可能な限り効率的に栄養物質を利用することで高い発生率を有していることが考えられる。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report
  • Research Products

    (6 results)

All 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Possibility of undeveloped egg absorption during embryogenesis: A unique phenomenon observed in the ovoviviparous mayfly Cloeon diipterum2020

    • Author(s)
      Koki Yano and Koji Tojo
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 38 Issue: 1 Pages: 20-25

    • DOI

      10.2108/zs200098

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Identifying a "pseudogene" for the mitochondrial DNA COI region of the corixid aquatic insect, Hesperocorixa distanti (Heteroptera, Coroxidae).2020

    • Author(s)
      Koki Yano, Masaki Takenaka, Toshimasa Mitamura, Koji Tojo
    • Journal Title

      Limnology

      Volume: - Issue: 3 Pages: 319-325

    • DOI

      10.1007/s10201-020-00618-y

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genealogical position of Japanese populations of the globally distributed mayfly Cloeon dipterum and related species (Ephemeroptera, Baetidae): A molecular phylogeographic analysis2019

    • Author(s)
      Yano K, Takenaka M and Tojo K
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 36 Issue: 6 Pages: 479-489

    • DOI

      10.2108/zs190049

    • NAID

      210000161138

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] フタバカゲロウの系統進化と不思議な繁殖システムについて2020

    • Author(s)
      谷野宏樹
    • Organizer
      水生昆虫談話会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 昆虫の発生システムにおける多様性:フタバカゲロウの特殊な発生システム2019

    • Author(s)
      谷野宏樹・東城幸治
    • Organizer
      日本昆虫学会第79回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 東アジアを中心としたフタバカゲロウ Cloeon 属の分子系統地理学的解析~世界広域でのサンプリングから解き明かす系統と多様性~2019

    • Author(s)
      谷野宏樹・東城幸治
    • Organizer
      第43回水生昆虫研究会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report

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Published: 2019-05-29   Modified: 2024-03-26  

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