2011 Fiscal Year Annual Research Report
単為生殖における進化メカニズムの発生遺伝学的追究と性の進化・存在意義の検討
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11J07977
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| Research Institution | National Institute of Agrobiological Sciences |
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Principal Investigator |
関根 一希 独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫成長制御研究ユニット, 特別研究員(PD)
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| Keywords | 減数分裂 / 性 / 精子形成 / 成熟分裂 / 単為生殖 / ハチ目 / 半数-倍数性 / RNAi |
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| Research Abstract |
膜翅目(ハチ目)昆虫は半数二倍体単為生殖システムを獲得し、多様化したグループである。メス個体は受精卵から生じる二倍体であり、減数分裂により半数体の卵をつくる。一方で、オス個体は単為発生卵から生じる半数体であり、精子形成の際には精母細胞が体細胞分裂様に分裂(成熟分裂)し、減数分裂を行なわない。どのような遺伝的メカニズムを獲得することで生殖細胞における減数分裂の回避・分化機構へと至るのかを明らかにするため、二本鎖RNAのインジェクションにより容易に標的遺伝子の機能を阻害できるRNAiなどの発生遺伝学的手法が確立されている膜翅目昆虫のカブラババチを研究対象としてきた。
モデル生物のショウジョウバエにおいて精子形成の減数分裂エントリーに特異的に関わる遺伝子として知られるbouleやその制御対象遺伝子であるtwineの相同遺伝子のクローニング・同定および発現解析を行ない、また、これらの二本鎖RNAを調整し、インジェクションすることで遺伝子機能阻害を実施した。その結果、減数分裂を生じないはずの精子形成・成熟分裂においても、bouleが必要であることが明らかとなった。近年のゲノム解析により、膜翅目昆虫であるセイヨウミツバチやキョウソヤドリコバチから、boule相同遺伝子の存在は確認されていたものの、その発現や機能については謎とされていたが、本研究により解明に至った(詳しい機能解析については現在、進行中)。また、単為生殖・減数分裂回避に関わる候補遺伝子の網羅的な探索を行なうため、次世代シーケンサーによる様々なステージの精巣、卵巣、および胚のトランスクリプトーム解析も実施し、すでにデータを得ることに成功している。現在、得られたデータを用いて、他分類群において挙げられている減数分裂関連遺伝子と比較・検討している段階である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
単為生殖・減数分裂回避iに関わる候補遺伝子を縮重プライマーDNAを用いることで網羅的に探索・クローニングしていく予定であったが、次世代シーケンサーによるトランスクリプトーム解析データのおかげで、多くの時間と労力を省くことができるようになった。そのため、新たな候補遺伝子からのアプローチが容易となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでにクローニングを終えた候補遺伝子のエキソン領域から二本鎖RNAを作製し、これらを幼虫個体や成虫個体にインジェクションするといった、Larval RNAiやParental RNAiによる遺伝子機能阻害からのアプローチおよび組織化学的手法や免疫抗体染色法により、bouleやtwineの機能を明らかにしていく。また、すでに解析を終了したカブラババチのトランスクリプトーム解析データを用いて、単為生殖・減数分裂回避に関わる候補遺伝子を網羅的に探索し、遺伝子機能を阻害することで半数-倍数性・単為生殖の進化に関わる遺伝子を探索する。
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