2020 Fiscal Year Annual Research Report
兵隊保有型の真社会性グループにおける不妊カースト分化機構の解明
| Project/Area Number |
19H03273
|
|---|
| Research Institution | University of Toyama |
|---|
Principal Investigator |
前川 清人 富山大学, 学術研究部理学系, 准教授 (20345557)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
矢口 甫 関西学院大学, 理工学部, 研究員 (10803380)
増岡 裕大 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究員 (80816950)
沓掛 磨也子 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (90415703)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 社会性昆虫 / カースト分化 / 兵隊 / 幼若ホルモン / 脱皮ホルモン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
ネバダオオシロアリを用い，兵隊分化の予定個体におけるJH合成遺伝子のRNAiの結果，生殖虫との栄養交換は制限されていないにも拘わらず兵隊分化は有意に抑制され，ワーカーへの脱皮が観察された。従って，兵隊分化の予定個体のJH量の上昇には，栄養交換による外部からの直接的なJHの取り込みより，自身のJH合成の活性化が重要であると考えられる。続いて，発達時期の異なるコロニーの生殖虫の腸内容物のタンパク量をBCAアッセイ法で比較した。その結果，既に兵隊が存在するコロニーの生殖虫と比較し，前兵隊の分化時期の生殖虫の方がタンパク量が多いことが示された。タンパク質を豊富に含む良質な腸内容物の頻繁な受け渡しが，内在性JH量の増加とJHシグナルの活性化を促すと考えられる。今後は，栄養交換行動の調節要因を詳しく解析する。更に，兵隊分化決定にかかわる転写因子HR39の下流で働く標的遺伝子を本種で探索した。兵隊分化過程で特に顕著な変化が生じる大顎に注目し，HR39のRNAi時のRNA-seq解析を行った。浮上した候補のうち，特にゴキブリ類で特異的に重複するインスリン受容体遺伝子に注目して機能解析を進めている。また，兵隊形質を保有しながら，生殖腺も発達させる特殊な二次生殖虫（兵隊型生殖虫）に注目し，分化を促す環境要因を解析した。生殖虫と兵隊との物理的な接触を介して受け渡されるフェロモン様物質の重要性が示唆された。
アブラムシの解析では，ハクウンボクハナフシアブラムシのRNA-seq解析から, 兵隊分化前に発現する遺伝子を網羅的に解析した。初期発現遺伝子として, 兵隊の特異な形態形成や20Eシグナル系にかかわる遺伝子を多数同定した。更に先進ゲノム支援に採択され, 本種のゲノム解読を開始した。
関連する結果の一部は，複数の国内学会（第91回日本動物学会，第65回日本応用動物昆虫学会）および学術誌で発表した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
シロアリの解析では，兵隊分化における栄養交換の役割を詳細に検討することができ，下流の重要因子が特定されている。具体的には，JHシグナルと兵隊分化に影響する上流の環境因子に関する知見が得られ始めると共に，RNAiを用いたトランスクリプトーム実験を行って，HR39の下流シグナルに含まれるインスリン受容体遺伝子の機能解析が進行中である。アブラムシの解析では, 昨年度に引き続きトランスクリプトーム実験を行い，兵隊分化過程における初期発現遺伝子を多数同定することができている。兵隊分化前の1齢幼虫において, メラニン合成やクチクラ硬化にかかわる遺伝子が発現上昇していたことから, 兵隊の強固な表皮形成に関与していることが示唆されている。更に，20Eシグナル遺伝子も発現上昇していたことから, 20Eが兵隊分化に関与していることが示唆されている。以上より，シロアリとアブラムシの両系統とも，おおむね計画通り研究が進展していると言える。ただし，新型コロナウイルスの影響で実験材料の確保が難しいため，サンプル数を多く必要とする実験は直ぐに行わないようにし，期限内で最大限の結果が得られるように努める。
現在, 先進ゲノム支援による支援を得て, ハクウンボクハナフシアブラムシの新規ゲノム解読を進めている。今後, 本種の全ゲノム配列を得ることにより, 社会性アブラムシ研究における遺伝子解析基盤を構築するとともに, これまでのRNA-seqデータの再解析を行い, 更に高精度な遺伝子発現情報を取得する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
昨年度と同様に，新型コロナウイルスの影響により実験材料の確保が難しく，利用できる個体の割り振りを考慮しながら，重要な実験から集中的に進めていく必要がある。シロアリおよびアブラムシとも，研究が進んでいる種（ネバダオオシロアリおよびハクウンボクハナフシアブラムシ）での解析に集中する。
|
