武器と性形質進化における発生の拘束と可塑性

• Project Area: Evolutionary theory for constrained and directional diversities
• Project/Area Number: 18H04815
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 岡田 泰和 首都大学東京, 理学研究科, 准教授 (10638597)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥6,760,000 (Direct Cost: ¥5,200,000、Indirect Cost: ¥1,560,000); Fiscal Year 2019: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2018: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
• Keywords: 性選択 / 武器形質 / インスリン / アロメトリ / 発生安定性 / 表現型可塑性 / 武器

Outline of Annual Research Achievements

カブトムシの角やクジャクの羽といった性選択形質は，ひときわ目を引く巨大で美麗な“誇張された表現型”であり，こうした武器や装飾はすさまじい種内・種間の多様性を持ち，進化的・発生的に“変わりやすい形質”であることが知られている．一方，節足動物の交尾器や哺乳類の脳など，他の体モジュールは生育時の環境によらず，ほぼ一定のサイズに発生し，発生プロセスも環境や遺伝的摂動に対して頑健な作りになっていると考えられている．私は，武器をもつ昆虫をモデルとして，様々な体モジュールが，全体として機能的なパフォーマンスを持つよう統合的に発生する仕組みに興味を持っている．本研究では，オオツノコクヌストモドキという武器甲虫を主なモデルとして，武器をもたらす遺伝子，そして武器サイズに大きな“ゆらぎ”を許容する分子基盤の解明を目指す．
武器の誇張化メカニズムおよび，武器と他の体モジュールに発生的リンクをもたらすメカニズム解明にむけて，生態発生学的解析を進めた．具体的には，ターゲット遺伝子に的を絞った解析(candidate gene approach)として，インスリン経路遺伝子に注目した，詳細な遺伝子発現の栄養応答解析やRNAiによるノックダウン解析を行い，「特定のインスリン様ペプチドが武器サイズを制御する」ことについて論文発表とプレス発表を行った(Okada et al. 2019, PLOS Biol)．また，スクリーニング解析として，比較トランスクリプトームにより，栄養条件や雌雄によって頭部で発現が異なる遺伝子の網羅的探索を進め，多数の候補遺伝子を得ている．さらに，領域の支援および基礎生物学研究所のサポートを受け，10xGenoics社のChromiumシステムを活用して，オオツノコクヌストモドキ(Gnatocerus cornutus)の良質のドラフトゲノム配列を得ることができた．

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Older males are more competitive in male fights and more aggressive toward females in the broad-horned flour beetle Gnatocerus cornutus (2020)
  • Author(s): Okada Kensuke、Katsuki Masako、Kiyose Katsuya、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 74 Issue: 3 Pages: 36-36
  • DOI: 10.1007/s00265-020-2815-4
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Liquid exchange via stomodeal trophallaxis in the ponerine ant Diacamma sp. from Japan (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Journal of Ethology Volume: 37 Issue: 3 Pages: 371-375
  • DOI: 10.1007/s10164-019-00602-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ant activity-rest rhythms vary with age and interaction frequencies of workers (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Abe Masato S.、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Behavioral Ecology and Sociobiology Volume: 73 Issue: 3 Pages: 30-42
  • DOI: 10.1007/s00265-019-2641-8
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Observation of plugging behaviour reveals entrance‐guarding schedule of morphologically specialized caste in Colobopsis nipponicus (2019)
  • Author(s): Fujioka Haruna、Abe Masato S.、Okada Yasukazu
  • Journal Title: Ethology Volume: 125 Issue: 8 Pages: 526-534
  • DOI: 10.1111/eth.12877
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Rapid development and characterization of EST-SSR markers for the honey locust seed beetle, Megabruchidius dorsalis (Coleoptera: Bruchidae), using de novo transcriptome analysis based on next-generation sequencing (2019)
  • Author(s): Ohbayashi Kako、Ishikawa Naoko、Hodoki Yoshikuni、Okada Yasukazu、Nakano Shin-ichi、Ito Motomi、Shimada Masakazu
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 54 Issue: 1 Pages: 141-145
  • DOI: 10.1007/s13355-019-00605-5
  • NAID: 40021825482
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Loser-effect duration evolves independently of fighting ability (2019)
  • Author(s): Kensuke Okada, Yasukazu Okada, Sasha R. X. Dall, David J. Hosken
  • Journal Title: Proc. R. Soc. B Volume: 286 Issue: 1903 Pages: 20190582-20190582
  • DOI: 10.1098/rspb.2019.0582
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A specific type of insulin-like peptide regulates the conditional growth of a beetle weapon (2019)
  • Author(s): Yasukazu Okada, Masako Katsuki, Naoki Okamoto, Haruna Fujioka, Kensuke Okada
  • Journal Title: PLOS Biology Volume: 17 Issue: 11 Pages: 541-541
  • DOI: 10.1371/journal.pbio.3000541
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Loser-effect duration evolves independently of fighting ability (2019)
  • Author(s): Okada K, Okada Y, Dall S, Hosken D.
  • Journal Title: Proceedings of the Royal Society B Volume: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 甲虫の武器サイズにおける発生可塑性とエピジェネティック機構 (2020)
  • Author(s): 岡田泰和
  • Organizer: 第67回 生態学会 シンポジウム MES02 招待講演
  • Invited
• [Presentation] 甲虫の武器の発生可塑性と性限定的発現のしくみ (2020)
  • Author(s): 岡田泰和
  • Organizer: 第64回 応用動物昆虫学会
  • Invited
• [Presentation] Mechanism of weapon conditional growth in broad-horned flour beetle (2019)
  • Author(s): Yasukazu Okada
  • Organizer: Sexual Selection in Insects (Mini Symposium in Keio University)
  • Invited
• [Presentation] Rapid modification of nutrition-related genes in response to social rank in monomorphic queenless ant (2018)
  • Author(s): Yasukazu Okada, Haruna Fujioka , Kazuki Tsuji , Alexander S. Mikheyev
  • Organizer: 国際社会性昆虫学会(IUSSI）2018年大会
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Remarks] Yasukazu Okada Research Website
  • URL: https://purpleandorange.jimdofree.com
• [Remarks] Yasukazu Okada Research Website
  • URL: https://purpleandorange.jimdo.com/about-me/