| Project/Area Number |
22K06387
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
香月 雅子 東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (30743116)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2024: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
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| Keywords | 構造色 / RNAi / RNAseq / 昆虫 |
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| Outline of Research at the Start |
鳥類や昆虫など多くの分類群で見られる構造色は人々を魅了し、社会でも塗料など生物工学として応用されている。しかし、構造色形成にはどの遺伝子が関わり、どのようなメカニズムによって形成され、構造色を持つことにどのような適応的な意義があるのかという生物の持つ構造色への理解については、未だにその多くの事が未解明の現状である。本研究では、構造色を持つコウチュウを主な実験対象とし、て構造色の形成メカニズムとその適応的意義の解明に取り組む。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題では、フェモラータを中心としたコウチュウ目を対象に、1)構造色の形成メカニズムの解明、2)構造色の生態学的意義を明らかにすることを目的としている。構造色形成メカニズムの解明にはRNAseqによる比較トランスクリプトーム解析とRNAi法による操作実験を行う計画であった。また、蛹時の構造色形成過程におけるTEM（透過電子顕微鏡）又はSEM（走査電子顕微鏡）による観察から、構造色と色の形成がどのように行われるのかを明らかにする予定であった。構造色の適応的意義の検証(目的2)は、構造色の色彩評価と野外・室内での行動観察によって明らかにする計画であった。
本年度では、フェモラータオオモモブトハムシに目的遺伝子の発現抑制を行い、コントロール個体と対象遺伝子RNAi個体の定構造色形成期間に光の反射率で形成される構造色の色を測定し、定量化と比較を行った。結果、コントロール個体は構造色が緑色を経て本来の色である赤紫の構造色を形成するのに対し、RNAi個体は緑色で構造色が維持されることが明らかとなった。次に、構造色の形成が完了した個体の鞘翅断面をSEMで観察し、構造色の形成される層に違いがあるか調べた。結果、コントロール個体と対象遺伝子RNAi個体との間では、構造色が形成されるクチクラ層の暑さが異なっていることがわかった。コントロール個体と対象遺伝子RNAi個体との間で、どのような遺伝子の発現に違いがあるのかを調べるため、RNAseqによる比較トランスクリプトーム解析も行った。解析から、遺伝子発現が有意に異なる遺伝子が225個見つかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究課題では、フェモラータを中心としたコウチュウ目を対象に、1)構造色の形成メカニズムの解明、2)構造色の生態学的意義を明らかにすることを目的としている。構造色形成メカニズムの解明にはRNAseqによる比較トランスクリプトーム解析とRNAi法による操作実験を行う計画であった。また、蛹時の構造色形成過程におけるTEM（透過電子顕微鏡）又はSEM（走査電子顕微鏡）による観察から、構造色と色の形成がどのように行われるのかを明らかにする予定であった。構造色の適応的意義の検証(目的2)は、構造色の色彩評価と野外・室内での行動観察によって明らかにする計画であった。
初年度であるが、上記の目的の１について、当初の予定以上にすすんでいる。対象種の構造色形成の定量方法が確立でき、定量結果を得られた。また、目的遺伝子の遺伝子発現抑制を行なった個体でどのような構造色形成の違いがあるのかも明らかにすることができた。また、RNAseqによるトランスクリプトーム解析から得られた結果を基に、来年度も研究を進めることができる。当初の計画以外に、構造色形成に関連する可能性のある経路をピックアップすることができたので、その経路に関わる遺伝子についても来年度にRNAiによる遺伝子機能解析を行い、構造色の形成メカニズムの解明に取り組んでいく。
目的2である構造色の生態学的意義の解明に関して、本年度は、フィールドでの対捕食形質に関する研究の経験が豊富な研究者のアドバイスを基に、構造色の捕食者に対する適応的意義を探るための方法の検討を行なった。来年度は、検討結果を基に、フィールドでの実験を行う予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
今度は、初年度の研究成果を基に、以下のことに取り組んでいく。
1)RNAseqによるトランスクリプトーム解析から得られたDEGで構造色形成に関わることが期待される遺伝子についてRNAiを行い、機能解析を進める。2)新たな候補経路で構造色に関わる遺伝子についてRNAiを行い、機能解析を進める。3)さらなる画像解析により、構造色形成の層の違いについて詳細な解析を進める。4)野外・室内での観察実験から、構造色の適応的意義について検証を進めていく。特に、室内実験では、構造色の性差に注目し、構造色の性シグナルとしての役割について検証を進める。野外実験では、構造色の捕食者に対する捕食回避としての役割について検証を行う予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(3 results)
