2020 Fiscal Year Annual Research Report
ベイツ型擬態をモデルにしたスーパージーンによる多様性の創出と維持機構の解明
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19J00715
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
古俣 慎也 東京大学, 新領域創成科学研究科, 特別研究員(PD)
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2019-04-25 – 2022-03-31
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| Keywords | ベイツ型擬態 / ナガサキアゲハ / シロオビアゲハ / 機能解析 / 交配選好性 / 擬態のコスト |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ナガサキアゲハやシロオビアゲハではメスにのみ擬態型と非擬態型の二型がある。二種の多型は、同一のゲノム領域で制御されていると考えられている。平成31年度は後翅と腹部の擬態形質へのdsxの関与を確かめた。擬態アリル（Aアリル）と非擬態アリル（aアリル）の両方をノックダウンすると擬態メスにおいても非擬態メスにおいても斑紋パターンがオス化する。令和2年度はAアリルとaアリルの役割を調べるためにAアリル特異的にノックダウンする方法を検討し実験を行った。まずナガサキアゲハのdsxについて3つのメス型アイソフォームと1つのオス型アイソフォームの構造、配列をRNA-seqデータを用いて確認した。Aアリルとaアリルでは翻訳領域にほとんど変異がないため、Aアリル特異的にノックダウンすることは難しかったが、非翻訳領域にsiRNAを設計することで解決を試み、引き続き実験を行なっている。
ナガサキアゲハやシロオビアゲハの多型維持・消失メカニズムを解明するために、令和2年度は擬態型の持つコストの検討、奄美大島での野外行動実験、およびゲノムリシーケンスによる集団遺伝解析の準備をおこなった。シロオビアゲハの擬態型は成虫期において寿命の短縮や産卵数の低下などが見られ、擬態型には生理的コストがあることが示唆され、論文にまとめた。次に、ナガサキアゲハの擬態型メスが沖縄以北に生息していない原因の1つとして、オスのメスに対する選好性が考えられるため、奄美大島においてナガサキアゲハの擬態型メスと非擬態型メスに対するオスの選好性をしらべた。結果として、奄美大島ではナガサキアゲハのオスは擬態メスにも非擬態メスにも同様に選好性をしめすことがわかった。また、奄美大島、台湾のナガサキアゲハについて、ゲノムリシーケンスデータを行った。今後は沖縄、本州（柏など）のサンプルも追加してゲノムリシーケンスを行い、解析を進める。
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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
昨年度は、RNAiによってナガサキアゲハにおけるdsxの擬態斑紋形成への関与を確かめたが、今年度はより詳細に調べることができた。特にdsxがナガサキアゲハの腹部、後翅の両方の擬態形質を制御していて、dsxのアイソフォームはすでに報告されているシロオビアゲハのもとのほとんど同じであったが、擬態アリルと非擬態アリルでは翻訳領域にはほとんど変異が無く、非翻訳領域に擬態アリル特有の配列があることがわかった。擬態アリルと非擬態アリルの役割については引き続き検討する。ナガサキアゲハの多型の維持、消失メカニズムについては野外実験、ゲノムリシーケンスなどを行った。当初の計画では野外での捕食圧推定などを行う予定であったが、昨今の情勢により海外調査ができなかったため、入手可能なゲノムデータなどを用いて研究をすすめることにした。今後はゲノムリシーケンスデータの解析などを進める。また、近縁種のシロオビアゲハについて、成虫期に擬態のコストがあることがわかり論文として出版した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はdsxの2つのアリルの機能解析を進める。また、ゲノムリシーケンスデータの解析によって擬態多型の維持、消失に関わる要因を検討したい。また、擬態関連遺伝子の種間比較によってスーパージーンによるベイツ型擬態の進化メカニズムを調べたい。
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