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クワコとカイコの行動活性の差異を決定する家畜化遺伝子の同定と機能解析

Research Project

Project/Area Number 20J22954
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 39050:Insect science-related
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

富原 健太  東京大学, 農学生命科学研究科, 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カイコ / クワコ / Quantitative Trait Loci / CRISPR/Cas9
Outline of Research at the Start

本研究は、カイコ (Bombyx mori) とクワコ (B. mandarina) の行動の差異を産む原因遺伝子を同定し、その遺伝子の機能を明らかにすることで、家畜化の歴史を遺伝子レベルで理解することを目的とする。行動活性に関与する遺伝子が存在するゲノム領域を絞り込み、責任領域内の遺伝子発現情報や配列情報を照らし合わせ、行動活性に関与する遺伝子の候補を選定する。次に、トランスジェニックやノックアウトなどの逆遺伝学的手法を用いて、責任遺伝子の同定並びに機能解析を行う。クワコにおいては、逆遺伝学的手法は未だ確立されていないためCRISPR/Cas9を用いたゲノム編集技術を確立する。

Outline of Annual Research Achievements

<クワコにおけるゲノム編集技術の確立について>
これまでに得られた成果をまとめて、論文として発表した。
<行動活性を司る遺伝子の同定について>
令和3年度に行ったQTL解析によって絞り込まれた領域内の遺伝子について、RNA-seqから得た発現情報と照合して、幼虫の移動量に関与する遺伝子の候補を一つ選定した。次に、本候補遺伝子のノックアウトを行ったが、幼虫の行動活性には影響が見られなかった。この結果に疑問を持ち、条件を変えて再解析を行なったところ、本遺伝子が、QTL領域に含まれないことが判明した。
再解析の結果、最終的に、幼虫の移動距離に関係する6つのQTL領域を同定した。また、検出されたQTL以外のゲノム領域も幼虫の行動量に関係することから、これが非常に多くの遺伝子によって複雑に支配されている、ポリジェニックな形質であることを示した。一方、カイコの染色体をバックグラウンドに、特に強い関与が疑われたQTL領域が座上する染色体1対のみをクワコに置き換えた染色体置換系統 (コンソミック系統) が、正常型カイコより長距離を移動したことから、これらのQTL領域が確かに幼虫の移動距離と関連することを示した。以上の結果は、カイコとクワコの幼虫の移動距離の差異が、非常に多くの遺伝子に支配されている一方、少数の主動因子の関与を特に強く受けていることを示唆している。
現在、ここまでの結果を論文として発表するべく、成果をまとめている。

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

    (10 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 1 results) Presentation (5 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results)

  • [Journal Article] Recessive embryonic lethal mutations uncovered in heterozygous condition in silkworm semiconsomic strains2023

    • Author(s)
      Tomihara Kenta、Tanaka Saori、Katsuma Susumu、Shimada Toru、Kobayashi Jun、Kiuchi Takashi
    • Journal Title

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 155 Pages: 103933-103933

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2023.103933

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Disruption of a BTB-ZF transcription factor causes female sterility and melanization in the larval body of the silkworm,<i>Bombyx mori</i>2023

    • Author(s)
      Tomihara Kenta、Kiuchi Takashi
    • Journal Title

      bioRxiv (preprint)

      Volume: NA

    • DOI

      10.1101/2023.04.01.535244

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Allele-specific knockouts reveal a role for apontic-like in the evolutionary loss of larval melanin pigmentation in the domesticated silkworm, Bombyx mori2022

    • Author(s)
      Kenta Tomihara, Peter Andolfatto, Takashi Kiuchi
    • Journal Title

      Insect Molecular Biology

      Volume: 31 Issue: 6 Pages: 701-710

    • DOI

      10.1111/imb.12797

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] カイコ突然変異体を利用して 昆虫の色を理解する ─体色形成にかかわるトランスポーターの同定─2022

    • Author(s)
      富原健太、木内隆史
    • Journal Title

      蚕糸・昆虫バイオテック

      Volume: 91 (2) Pages: 91-103

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Mutations in a β-group of solute carrier gene are responsible for egg and eye coloration of the brown egg 4 (b-4) mutant in the silkworm, Bombyx mori2021

    • Author(s)
      Tomihara Kenta、Satta Katsuya、Matsuzaki Shohei、Yoshitake Kazutoshi、Yamamoto Kimiko、Uchiyama Hironobu、Yajima Shunsuke、Futahashi Ryo、Katsuma Susumu、Osanai-Futahashi Mizuko、Kiuchi Takashi
    • Journal Title

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      Volume: 137 Pages: 103624-103624

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2021.103624

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 幼虫体色とメスの妊性に関与する単一遺伝子の発見2023

    • Author(s)
      富原健太、木内隆史
    • Organizer
      令和5年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Identification of the gene responsible for the brown egg 4 (b-4) mutant in the silkworm, Bombyx mori2022

    • Author(s)
      Tomihara K., Satta K., Matsuzaki S., Yoshitake K., Yamamoto K., Uchiyama H., Yajima S., Katsuma S., Osanai-Futahashi M., & Kiuchi T.
    • Organizer
      XXVI International Congress of Entomology, Helsinki, Finland
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] クワコにおけるCRISPR/Cas9によるゲノム編集2022

    • Author(s)
      富原健太, 木内隆史
    • Organizer
      令和4年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カイコdilute black (bd) 変異体の原因遺伝子の同定2022

    • Author(s)
      富原健太, 木内隆史
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 第4染色体をクワコに置換したコンソミック系統における胚致死の原因遺伝子の同定2021

    • Author(s)
      富原健太・小林淳・川本宗孝・豊田敦・勝間進・嶋田透・木内隆史
    • Organizer
      令和3年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会 (日本蚕糸学会第90回大会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

URL: 

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

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