チョウ目昆虫を用いた光周性制御遺伝子の網羅的検索

2018 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 17K08151
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 坂本 克彦 神戸大学, バイオシグナル総合研究センター, 教授 (40416673)
• Project Period (FY): 2017-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 光周性 / 遺伝子 / 昆虫

Outline of Annual Research Achievements

昆虫を含む多くの動植物は、「光周性」つまり日長の変化に対する生理的・代謝的応答を示す。しかし昆虫では、光周性における日長測定機構については分子レベルでの解明がほとんど進んでいない。そこで本研究では、光周性研究のモデル動物である、チョウ目のサクサンとカイコを実験対象とし、日長測定に関与する遺伝子の同定とその機能解析を進めている。具体的には、光周性感受期の個体に対して短日刺激群と長日刺激群を作成し、脳内の遺伝子発現プロファイルを、実験群間で、次世代シーケンサを用いて網羅的に比較する。そして、日長変化に応答して発現変動を示す候補遺伝子に対し、さらなる機能解析を行い、目的遺伝子の絞り込み/同定を試みる。特に今回の実験では、スクリーニングにおける精度をあげるために、長日刺激として短日下暗期光中断処理を施す。つまり、短日下における夜間の光パルス照射の有無だけで、長日効果と短日効果を切り替える。
短日下で休眠を維持し長日下では休眠を解除するサクサンの休眠蛹を用いた研究では、昨年度の段階で、次世代シーケンスによるスクリーニングから約150個の候補遺伝子が得られていた。そこで、その機能から関連性が高いと推測される候補遺伝子20個に対して、dsRNAの投与によるRNAi実験を行なった。その結果、４つの遺伝子については、光周反応に有意な影響を及ぼすことが判明した。これまでに昆虫の光周性に関与すると考えられる遺伝子も含まれていたが、新規の遺伝子も複数個見つかった。日長測定機構の解明の糸口となる発見の可能性がある。
一方、親世代の幼虫期の日長によって次世代卵の休眠状態を決定するカイコを用いた研究では、次世代シーケンスによるスクリーニングはすでに終了している。しかし現在は、RNAi実験の条件検討を行っており、候補遺伝子の絞り込みは今後進める予定である。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

サクサンを用いた研究では、昆虫における新規の光周性関連因子と考えられる遺伝子が得られおり、おおむね予定通り、順調に進んでいる。しかし、カイコの研究では、RNAiの実験条件の確立に手間取ってしまい、候補遺伝子の絞り込みが進んでいない。

Strategy for Future Research Activity

サクサンの研究では、RNAi実験で光周性に影響を与えることが示唆された遺伝子について、日長刺激を与えた際の発現変動パターンの解析や関連する遺伝子の光周性への関与の検索をおこなう。また、RNAi実験で絞り込みを行う候補遺伝子の数をさらに増やしていきたい。カイコの研究では、RNAi実験の条件確立を早期に行い、候補遺伝子の絞り込みを進める。RNAi実験として、阻害剤による機能抑制実験も並行して行っていく。

Causes of Carryover

理由：カイコの研究において、RNAiの実験条件の確立に手間取ってしまい、当初予定していたRNAi実験を進めることができなかった。そのため、必要な実験動物や材料・試薬などの購入費を使用しなかったため。
使用計画：繰越した約32万円は、次年度のカイコのRNAi実験および阻害剤実験に充てる。