| Project/Area Number |
22KJ0594
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| Project/Area Number (Other) |
21J20847 (2021-2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2021-2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
桑原 嵩佳 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2023: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2022: ¥700,000 (Direct Cost: ¥700,000)
Fiscal Year 2021: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
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| Keywords | 脳 / 進化 / 細胞種 / scRNA-seq / トランスクリプトーム / 種間比較 / 神経細胞 / ハチ / トランスクリプトーム解析 |
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| Outline of Research at the Start |
ハチ目昆虫では、寄生性や営巣性といった行動様式の獲得と相関して、昆虫脳の高次中枢キノコ体を構成するケニヨン細胞のサブタイプの増加が起きたことが明らかになっている。一方、営巣性を獲得した後にも一部の種群で、真社会性やミツバチのダンスコミュニケーションといった高度な行動が獲得されているが、これに伴い増加した細胞タイプは知られていない。本研究では、原始的なハチ目昆虫ハバチに神経行動学を適用することで得られたハチ目昆虫の脳進化モデルを基に、scRNA-Seq解析の導入によりミツバチにおいて初めて網羅的なケニヨン細胞タイプの同定を行い、種間比較を行うことで、社会性やダンス言語を司る脳神経基盤を探索する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ハチ目昆虫では、寄生性や営巣性といった行動様式の獲得と相関して、昆虫脳の高次中枢キノコ体を構成するケニヨン細胞種の増加が起きたことが明らかになっている。一方、営巣性を獲得した後にも一部の種群で、真社会性やミツバチのダンスコミュニケーションといった高度な行動が獲得されているが、これに伴い増加した細胞種は知られていなかった。また、ケニヨン細胞種の増加の進化動態も不明であった。本研究で、原始的なハチ目昆虫ハバチのケニヨン細胞種と、ミツバチのケニヨン細胞種のトランスクリプトーム比較解析により、ハチ目昆虫のケニヨン細胞の進化の過程においては、祖先的な細胞種から子孫の細胞種へ発現特性が一部ずつ均等に受け継がれたことが示唆された。さらに、特定の遺伝子のノックダウンにより、カブラハバチキノコ体の機能解析を行い、カブラハバチのキノコ体が、ミツバチのキノコ体と共通の分子経路を介した共通の機能をもつことが示唆された。これらの結果を原著論文として出版した。続いて、より近縁だが異なる社会性段階を示す高度な真社会性種であるミツバチ、原始的な真社会性種であるマルハナバチ、単独性のマメコバチのキノコ体構成細胞をscRNA-seq解析により網羅的に比較解析した。これに際し、マメコバチはゲノムが未解読であったため、新規に解読を行った。本比較解析により種固有の新規ケニヨン細胞種候補が同定された。これらの細胞種は、ハチ目昆虫の社会性進化に伴い獲得された細胞種の初の例である可能性が考えられる。
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