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甲虫の角(ツノ)形成遺伝子ネットワークの進化メカニズムの解明

Publicly Offered Research

Project AreaGenetic bases for the evolution of complex adaptive traits
Project/Area Number 23128505
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

新美 輝幸  名古屋大学, 生命農学研究科, 助教 (00293712)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywordsカブトムシ / ツノ形成 / 進化
Outline of Annual Research Achievements

候補遺伝子として付属肢の遠近軸形成遺伝子および領域特異的な発現を示す遺伝子に着目し、カブトムシからcDNAの部分配列を得た。次に、これらの配列に基づき二本鎖RNAを合成してlarval RNAi法を用いた機能解析を行った。その結果、これらの遺伝子の多くはツノ形成に重要な役割を果たすことが判明した。したがって、新奇形態であるツノは、付属肢とは異なる構造であるが、付属肢の遠近軸形成遺伝子がその形成に関与することが示唆された。
頭部および前胸部のツノ原基において雌雄で発現に差異の認められる遺伝子を同定するため、次世代シーケンサーを用いた比較トランスクリプトーム解析を行った(基生研共同利用による重信博士らとの共同研究)。サンプルには、前蛹初期の雄および雌から解剖摘出した頭部および前胸部のツノ原基形成部位を用いた。Illumina HiSeq 2000を用いたシーケンシングにより得た約447.8百万リードをde novoアセンブルした結果、およそ12.7万の非冗長的なコンティグを得ることができた。得られたコンティグの約70%はゲノムが解読された昆虫の中で最もカブトムシに近縁な鞘翅目昆虫コクヌストモドキ(Tribolium castaneum)と高い相同性を示したことから、構築されたコンティグは信頼性が高いと考えられた。門田博士の協力のもと、このコンティグに対して各サンプルにおけるリード数をカウントし比較した結果、雌雄の頭部および胸部の各角特異的に発現するシグナル伝達分子や転写因子などを同定した。
角形成遺伝子ネットワークを解明するため、ツノ形成の上位遺伝子であることが判明したdoublesex(dsx)遺伝子のRNAi処理個体についても同様の網羅的な比較トランスクリプトーム解析を方法開発班の支援のもとに進めている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (11 results)

All 2013 2012 2011

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] The role of doublesex in the evolution of exaggerated horns in the Japanese rhinoceros beetle2013

    • Author(s)
      Ito Y, Harigai A, Nakata N, Hosoya T, Araya K, Oba Y, Ito A, Ohde T, Yaginuma T, Niimi T
    • Journal Title

      EMBO Reports

      Volume: (印刷中) Issue: 6 Pages: 561-567

    • DOI

      10.1038/embor.2013.50

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] カブトムシの角形成遺伝子ネットワークの解明をめざして2013

    • Author(s)
      新美輝幸
    • Organizer
      第57回日本応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      藤沢市、日本大学生物資源科学部
    • Year and Date
      2013-03-29
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] RNA-seq法によるカブトムシ角のトランスクリプトーム比較解析2013

    • Author(s)
      大出高弘・中田萌・和田健志・重信秀治・山口勝司・北爪達也・門田幸二・柳沼利信・新美輝幸
    • Organizer
      25年度 蚕糸・昆虫機能利用学術講演会-日本蚕糸学会第83回大会-
    • Place of Presentation
      つくば市、農林水産技術会議事務局筑波事務所本館
    • Year and Date
      2013-03-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] 角を有する数種鞘翅目昆虫におけるdoublesex遺伝子のクローニング2013

    • Author(s)
      和田健志・中田萌・柳沼利信・新美輝幸
    • Organizer
      平成25年度 蚕糸・昆虫機能利用学術講演会-日本蚕糸学会第83回大会-
    • Place of Presentation
      つくば市、農林水産技術会議事務局筑波事務所本館
    • Year and Date
      2013-03-19
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of sexual dimorphism by the doublesex gene in beetles.2012

    • Author(s)
      Niimi, T.
    • Organizer
      The fourth meeting of the European Society for Evolutionary Developmental Biology
    • Place of Presentation
      Faculty of Sciences of the University of Lisbon, Lisbon, Portugal
    • Year and Date
      2012-07-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] カブトムシdoublesex遺伝子の機能解析2012

    • Author(s)
      中田萌・針谷綾音・伊藤佑太・柳沼利信・新美輝幸
    • Organizer
      第 48 回日本節足動物発生学会大会
    • Place of Presentation
      上田市、プチホテル・ゾンタック
    • Year and Date
      2012-06-08
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] カブトムシdoublesexの性特異的アイソフォームの同定と機能解析2012

    • Author(s)
      中田萌・針谷綾音・伊藤佑太・柳沼利信・新美輝幸
    • Organizer
      平成24年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会-日本蚕糸学会第82回通常総会-
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス文系地区(福岡県)
    • Year and Date
      2012-03-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] オオツノコクヌストモドキにおける性決定遺伝子doublesexの発現および機能解析2012

    • Author(s)
      石黒真以・西河秀人・岡田賢祐・宮竹貴久・柳沼利信・新美輝幸
    • Organizer
      平成24年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会-日本蚕糸学会第82回通常総会-
    • Place of Presentation
      九州大学箱崎キャンパス文系地区(福岡県)
    • Year and Date
      2012-03-19
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Larval RNAi法を用いたカブトムシdoublesex遺伝子の機能解析2011

    • Author(s)
      新美輝幸
    • Organizer
      昆虫ワークショップ2011東北
    • Place of Presentation
      ZAOセンタープラザ(山形県)
    • Year and Date
      2011-10-14
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Control of sexual dimorphism by the doublesex gene in horned beetles2011

    • Author(s)
      新美輝幸
    • Organizer
      Sixth International Symposium on Molecular Insect Science
    • Place of Presentation
      NH Grand Hotel Krasnapolsky, Amsterdam, The Netherlands(招待講演)
    • Year and Date
      2011-10-04
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Towards the understanding of the molecular mechanism of horn formation in the Japanese rhinoceros beetle, Trypoxylus dichotomus2011

    • Author(s)
      新美輝幸
    • Organizer
      日本進化学会第13回大会
    • Place of Presentation
      京都大学百周年時計台記念館(京都府)(招待講演)
    • Year and Date
      2011-07-30
    • Related Report
      2011 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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