2020 Fiscal Year Annual Research Report

植食性昆虫における餌植物の地理分化に伴う多様化：虫こぶ形成昆虫をモデルとして

Research Project

Project/Area Number	19H03296
Research Institution	Hirosaki University
Principal Investigator	池田紘士弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (00508880)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	笹部美知子弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (00454380) 山尾僚弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (50727691)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2023-03-31
Keywords	植食性昆虫 / 地理分化
Outline of Annual Research Achievements	本年度は、中部地方および東北地方の森林において、Hamamelis属の種(マンサク)とそれにつく虫こぶ、および中のアブラムシ4種の採集を行った。これらのサンプルについて追加でRNA-seqおよび遺伝子解析を行い、これまでのデータに追加して解析を行った。その結果、Hamamelistes属3種のアブラムシの地理分布及び種内変異と、マンサクの系統が対応していることが明らかにされた。また、RNA-seqの解析からは、虫こぶ形成過程の初期と成長期において、葉に比べて虫こぶで高く発現している遺伝子群が複数みられ、それらの中には、防御物質の生成、および成長や成熟に関わるものがみられた。また、この発現量にはアブラムシの種間で差がみられた。次に、捕食圧の影響について調べるため、中部地方および東北地方の森林で、葉と複数の成長段階の虫こぶを採集し、防御物質の量を比較した。その結果、虫こぶで防御物質の量は多く、特により大きい虫こぶ種で高いことが明らかになった。また、虫こぶの成長速度を調べて種間で比較したところ、より形態が複雑な種のほうが成長速度が速く、捕食にさらされる期間が短いことが明らかになった。また、この防御物質の量と成長速度の種間差は、RNA-seq解析の結果と対応がみられた。これらのことから、齧歯類による捕食圧が一つの主要因となって、防御物質や虫こぶの成長に関わる遺伝子発現パターンの進化が生じ、虫こぶの防御形質の進化がもたらされたと考えられる。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 野外でのサンプリングはかなりの範囲でサンプルがほぼ揃い、DNA解析にもとづく系統地理解析も充分な結果を得ている。また、トランスクリプトーム解析も主要な地域については解析を行うことができた。以上のことから、充分な結果が得られたと考えられる。
Strategy for Future Research Activity	これまでに、当初予定していたサンプルの大半を得ているため、今後は不足している地域の野外調査を行い、採集を進める。ただし、コロナウイルスの影響によって調査に支障が出る可能性があり、その場合には状況に応じて対処することとする。また、これまでに得られたサンプル、および新たに得られるサンプルに関して、RNAおよびDNAの解析を、追加する必要があれば追加するとともに、解析の内容を精査して、論文としてまとめる予定である。