2013 Fiscal Year Annual Research Report
アリ類の環境ストレス緩衝機能を介した新奇表現型の発現機構に関する進化発生学的研究
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11J09207
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| Research Institution | University of Toyama |
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Principal Investigator |
宮崎 智史 富山大学, 大学院理工学研究部, 特別研究員(PD)
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| Keywords | カースト進化 / 環境適応 / カドフシアリ / 熱ショックタンパク質 / 遺伝的固定 |
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| Research Abstract |
カドフシアリは日本に広く分布し, その多くは2つのカースト : 有翅女王と無翅のワーカーからなる社会形態をとる. しかしながら北海道など一部の寒冷な地域ではそれに加え, 有翅女王とワーカーの中間的な形態を示す無翅のカースト(中間型)が女王に置き換わって繁殖を担うコロニーが存在する. この中間型は, 低温ストレス環境下で生じた有翅女王の変異表現型が遺伝的に固定されることで生じたと示唆されてきた. ショウジョウバエを用いた先行研究においては, ストレス応答を担う熱ショックタンパク質(HSP)のストレス応答が制限されることで, 変異表現型の創出・固定が引き起こされることが知られる. 従って, 本研究では熱ショックタンパク質を介した低温ストレス応答を調べ, 有翅女王のコロニーと中間型のコロニーとで比較した.
北海道の越冬条件を再現するため, コロニーを90日間の低温処理下(3℃)においた後, 20℃に戻して14日間回復させた. 続いて初年度に単離したHsp90, Hsc7-1, Hsc70-2遺伝子について, 低温処理期間における発現パターンを調べた. その結果, 有翅女王のコロニーでは他の生物で見られるような一般的な低温応答が確認されたのに対し, 中間型のコロニーではその応答が鈍いことが明らかになった. さらに, この差は成虫よりも幼虫の段階で比較したときの方が顕著であることも分かった. また, それらの転写因子であるHsf-1とHsf-2の発現パターンや, それらの結合するHsp90遺伝子の上流領域の配列にコロニー間の差がみられなかったことから, 上記の発現パターンの差は転写制御の違い以外の要因により維持されていると示唆された(例, エピジェネティック制御). 本結果は中間型のコロニーが寒冷環境に馴化していることを示唆するとともに, ストレス環境下での変異表現型の創出とそれに続く中間型進化がHspの応答性低下を介して起こった可能性が示唆された.
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では熱ショックタンパク質(Hsp)による環境ストレス緩衝機構の働きを介して, アリの新奇カーストが進化してきたという仮説を検証するものである. 本年度までで, 新奇カーストにおいて低温ストレスに対するHspの応答性が低下していることを示し, カースト進化がストレス環境下での変異表現型の創出とその固定によって生じるという仮説を支持する証拠を得ることができた. 従って, 平成25年度の達成度は順調であるとした。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はHspの働きがカースト分化に及ぼす影響について検証する. そのためにまず, 新奇カーストであるカドフシアリの中間型分化の季節的なスケジュールを明らかにする. そしてカースト分化に重要な時期において, Hsp遺伝子の発現解析及び機能解析を行うとともに, DNAのメチル化によるエピジェネティック制御が発現パターンに及ぼす影響を検証する.
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[Journal Article] Soldier morphogenesis in the damp-wood termite is regulated by the insulin signaling pathway.2013
Author(s)
Hattori, A., Sugime, Y., Sasa, C., Miyakawa, H., I shikawa, Y., Miyazaki, S., Okada, Y., Cornette, R., Lavine, L. C., Emlen, D. J., Koshikawa, S., Miura , T.
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Journal Title
Journal of Experimental Zoology
Volume: 320
Pages: 295-306
DOI
Peer Reviewed
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[Journal Article] Sexually dimorphic body color is regulated by sex-specific expression of yellow gene in ponerine ant, Diacamma sp.
Author(s)
Miyazaki, S., Okada, Y., Miyakawa, H., Tokuda, G., Cornette, R., Koshikawa, S., Maekawa, K. and Miura, T.
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Journal Title
PLOS ONE
Volume: (In press)
DOI
Peer Reviewed
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