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マルチオミクス解析による社会寄生アリのコロニー創設に関わる分子メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number 20J21677
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 44050:Animal physiological chemistry, physiology and behavioral biology-related
Research InstitutionKeio University

Principal Investigator

岩井 碩慶  慶應義塾大学, 政策・メディア研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥3,100,000 (Direct Cost: ¥3,100,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Keywords社会性昆虫 / 社会寄生 / トゲアリ / 体表炭化水素
Outline of Research at the Start

トゲアリはコロニー創設時に他種アリに寄生する社会寄生種である.一般的なアリ類の新女王は独力で産卵を行うのに対し,本種の新女王は他種アリの巣に侵入してからしか産卵を始めない.そのため,この一時的に宿主を必要とする機構にこそ,社会寄生の本質的な意義が内包されていると考えられる.しかしながら,トゲアリに関しては生態学的な観察があるのみで,分子レベルでの検証は殆ど行われていない.そこで本研究では飼育実験やマルチオミクス解析を通して,本種が採用している宿主依存型の産卵戦略に関わる分子メカニズムを明らかにし,社会寄生戦略の本質的な意義や獲得傾向の解明を目指す.

Outline of Annual Research Achievements

アリ類は高度な分業制に基づいた社会構造をもつ真社会性昆虫である.アリ類の中には,他のアリ種が持つ巣や労働力の一部,もしくは全てに依存することで生活をする社会寄生種が存在する.本研究では社会寄生種トゲアリを対象に,アリ類における社会寄生の進化背景の理解を目指している.22年度はトゲアリ新女王や非社会寄生種であるクロオオアリの新女王を対象に,コロニー創設の初期プロセスにおける網羅的な遺伝子の発現量解析を実施した.その結果,クロオオアリのような独力でコロニー創設を可能とする種では卵巣発達に関わる遺伝子が営巣前から高発現であるのに対し,トゲアリでは宿主との接触が本遺伝子の発現上昇に関わっていることが明らかとなった.この宿主に依存した卵巣発達プロセスこそが社会寄生戦略に関わっていると考えており,今後遺伝学的アプローチからその詳細な検証を進めていく予定である.また昨年度はトゲアリ新女王が行う巣仲間識別物質の偽装機構を初めて解明することに成功し,本知見を査読付国際学術誌『Frontiers in Ecology and Evolution』にて発表した(Iwai et al., 2022).さらにトゲアリから得られた数種の細菌に関するコンプリートゲノムのシーケンシングも実施し,本成果を共同著者として国際学術誌『Microbiology Resource Announcements』に発表した(Ishikawa et al., 2022).これらの研究により,トゲアリが行う社会寄生戦略の一端を解明することに成功したと考える.

Research Progress Status

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 4 results) Presentation (7 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results)

  • [Journal Article] Molecular Evidence of Chemical Disguise by the Socially Parasitic Spiny Ant Polyrhachis lamellidens (Hymenoptera: Formicidae) When Invading a Host Colony.2022

    • Author(s)
      Iwai Hironori, Mori Masaru, Tomita Masaru, Kono Nobuaki, Arakawa Kazuharu
    • Journal Title

      Frontiers in Ecology and Evolution

      Volume: 10 Pages: 915517-915517

    • DOI

      10.3389/fevo.2022.915517

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Complete Genome Sequences of Four Bacteria Isolated from the Gut of a Spiny Ant (Polyrhachis lamellidens)2022

    • Author(s)
      Sora Ishikawa, Muyang Huang, Atsuki Tomita, Yu Kurihara, Riki Watanabe, Hironori Iwai, Kazuharu Arakawa
    • Journal Title

      Microbiology Resource Announcements

      Volume: 11(7) Issue: 7

    • DOI

      10.1128/mra.00333-22

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Initial parasitic behaviour of the temporary social parasitic ant Polyrhachis lamellidens can be induced by host-like cuticles in laboratory environment2022

    • Author(s)
      Kurihara Yu, Iwai Hironori, Kono Nobuaki, Tomita Masaru, Arakawa Kazuharu
    • Journal Title

      Biology Open

      Volume: 11 Issue: 3

    • DOI

      10.1242/bio.058956

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] The evidence of temporary social parasitism by Polyrhachis lamellidens (Hymenoptera, Formicidae) in a Camponotus obscuripes colony (Hymenoptera, Formicidae)2021

    • Author(s)
      Iwai Hironori, Kurihara Yu, Kono Nobuaki, Tomita Masaru, Arakawa Kazuharu
    • Journal Title

      Insectes Sociaux

      Volume: 68 Issue: 4 Pages: 375-382

    • DOI

      10.1007/s00040-021-00830-8

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 社会寄生種トゲアリが行う化学偽装機構の解明2022

    • Author(s)
      岩井碩慶,河野暢明,冨田勝,荒川和晴
    • Organizer
      第67回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular evidences of chemical disguise during invasion into a host colony in the socially parasitic spiny ant Polyrhachis lamellidens2022

    • Author(s)
      Iwai H, Kono N, Tomita M, Horikawa DD, Arakawa K
    • Organizer
      International Conference on "Emergence of Cooperation and Organization in Groups of Animals and Non-living Objects"
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] トゲアリの寄生戦略 -オミクス解析が解き明かす社会寄生アリの化学偽装機構-2021

    • Author(s)
      岩井碩慶,河野暢明,冨田勝,堀川大樹,荒川和晴
    • Organizer
      第44回 日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 一時的社会寄生種トゲアリによる化学偽装とその偽装機構の解明2021

    • Author(s)
      岩井碩慶,河野暢明,冨田勝,堀川大樹,荒川和晴
    • Organizer
      第92回 日本動物学会 オンライン米子大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 社会寄生種トゲアリ(Polyrhachis lamellidens)が行う化学偽装とその偽装機構の解明.2021

    • Author(s)
      岩井碩慶,河野暢明,冨田勝,堀川大樹,荒川和晴.
    • Organizer
      第65回日本応用動物昆虫学会大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] How does a parasitic ant deceive its host colony? - Omics analysis reveals the mechanisms of chemical disguise in a social parasitic ant: Polyrhachis lamellidens.2020

    • Author(s)
      Iwai H, Kono N, Tomita M, Horikawa DD, Arakawa K.
    • Organizer
      28th Conference on Intelligent Systems for Molecular Biology.
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 社会寄生種トゲアリ(Polyrhachis lamellidens)が行う化学偽装の役割とその偽装機構の解明.2020

    • Author(s)
      岩井碩慶,河野暢明,冨田勝,堀川大樹,荒川和晴.
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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