| Project/Area Number |
22K19338
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Utsunomiya University |
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Principal Investigator |
Miyakawa Hitoshi 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 准教授 (30631436)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮川 美里 (岡本) 宇都宮大学, バイオサイエンス教育研究センター, 学振特別研究員 (00648082)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,510,000 (Direct Cost: ¥2,700,000、Indirect Cost: ¥810,000)
Fiscal Year 2022: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
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| Keywords | 雄性発生 / ウメマツアリ / 近親交配回避 / 染色体挙動 / 繁殖戦略 / 侵略アリ |
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| Outline of Research at the Start |
アリ類は元来、近親交配に非常に弱く遺伝的多様性の低い集団を維持できないにもかかわらず、侵入に伴う遺伝的ボトルネックを克服し世界中に分布域を拡大している。本研究は2005年以降、侵略種で次々と明らかになっている「近親交配を回避する特殊な繁殖様式」について、代表種であるウメマツアリを用いて発生初期胚の遺伝子発現と染色体挙動を解析し、雄卵発生に伴う雌ゲノム消失や、単為生殖による新女王卵の形成に関わる遺伝子とその発生機構を解明する。これらの実験を通して、少数個体でも新天地への定着や個体群の拡大を可能にする侵略アリの遺伝子進化について考察する。
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| Outline of Final Research Achievements |
In Vollenhovia emeryi, female queens are produced by inheriting only the maternal genome (parthenogenesis) and males by inheriting only the paternal genome (androgenesis), so there is no substantial genetic exchange to produce reproductives between the sexes and inbreeding does not produce diploid sterile males. In this study, we established a method for extracting RNA from individuals necessary for molecular biology experiments such as RNA-seq, observing the pronucleus immediately after spawning by DAPI staining, observing the mitotic apparatus by immunostaining with an anti-tubulin antibody, and live nuclear observation using microinjection of a nucleic acid staining reagent. This research enables analysis of the developmental processes of both reproductives (queens and males) in comparison with worker eggs, establishing an experimental basis for understanding the evolutionary genetic background of this unique reproductive strategy.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
アリ類は世界中に分布しており、IUCNが公表した世界の侵略的外来種ワースト100のうち5種を占めるほど生態系や人への影響が大きい生物種である。日本でもヒアリの侵入・拡大が問題になり、昨年はウメマツアリ同様に雄性発生を行う侵略的外来種コカミアリの国内初侵入も報告された。侵略種は繁殖力や他種との競争力の強さ、環境適応能力に注目が集まるが、本研究で取り扱った雄性発生のような近親交配の回避に繋がる形質もまた、アリ類の管理施策を行う上で重要な要素である。本研究を継続し雄性発生に関わる遺伝的変異が明らかになれば、他種での保存性の確認や、近親交配の回避に繋がる形質の進化にも迫ることができるだろう。
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