2019 Fiscal Year Research-status Report
Research of a time series functional analysis and an induction factor of parthenogenesis inducing Wolbachia to host parasitoids
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19K06069
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
田上 陽介 静岡大学, 農学部, 准教授 (60426476)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
杉本 貴史 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, 契約研究員 (20726707)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 寄生蜂 / 性決定（遺伝子） / 産雌性単為生殖(PI) / ボルバキア / ライブイメージング |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究はハチ目の寄生蜂とその細胞内に共生し、宿主寄生蜂を雌だけ産まれるようにする（PI）細菌（ボルバキア）との相互作用を明らかにし、PIのメカニズムを明らかにすることにある。本研究ではこれまで解析困難であった細胞内小器官と細胞内共生細菌の挙動を観察し、産雌性単為生殖化に働く時期と器官を明らかにする。さらに、大規模遺伝子発現解析を通じ産雌性単為生殖の誘導に関わる遺伝子の探索を行うことである。これらの研究により、生物における性の仕組みのブラックボックスを細菌という新しい観点から明らかにすることのできる挑戦的な試みであり、性の進化を明らかにするうえで貴重なデータが得られる。
3年間での研究計画は①ライブイメージングによる胚発生と単為生殖化の関わりの探索、②ゲノム機能解析、遺伝子発現解析による生殖操作関連遺伝子のスクリーニング、③遺伝子機能の解析である。
本年度の研究では2つの成果を明らかにすることができた。①寄生蜂（タマゴコバチ等）の細胞内小器官およびボルバキアについて、初期発生過程についてライブイメージング観察を行った。その結果、チューブリンとボルバキアの挙動を30分後から2時間後まで観察することが一番適しているとがわかった。
②共同研究者とともにいくつかのハチ目および他の昆虫の性決定カスケードの最後にあり最も保存性の高いdouble sex(dsx)と多くの種で保存されているtransformer（tra）について既知遺伝子データから抽出を行った。現在のところいくつか候補は上げることができた。また、後述するハモグリミドリヒメコバチでは次世代シーケンスを行うことができ、その結果から、他の寄生蜂でも同様の性決定遺伝子の存在が示唆された。また、ハモグリミドリヒメコバチの細胞内共生細菌であるリケッチアのドラフトゲノムを得ることができ、生殖操作に関わる遺伝子を探索中である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究1年目ではライブイメージング技術による適切な観察手法の確立、観察対象・時期を絞り込むこと、性決定遺伝子の探索を目指して研究を行った。また、次世代シーケンス解析のためのタマゴコバチの大量増殖を目的としていた。しかし、本研究で重要な生物材料であるタマゴコバチが、昨年秋の嵐による停電により、飼育室が高温になったため死滅した。そのため、新しく寄生蜂を送っていただくことになったが、海外からの輸入であるため、手続きの関係で届くまでに時間がかかった。そこで、タマゴコバチが届くまでの代替手段として容易に入手可能であったハモグリミドリヒメコバチとオンシツツヤコバチの大量増殖、観察手法の確立を用いた研究を急遽スタートさせた。
これら新しく入手した寄生蜂は、タマゴコバチと同様に細胞内共生細菌によりPIするものの、その生態的特性の違いから胚発生の観察には不適であった。しかし、産卵時期の確認方法の工夫等いくつかの難関を克服し、現在ではハモグリミドリヒメコバチについては少数ずつであるがライブイメージングを行い、タマゴコバチと同様の観察を始めている。結果としてはこのアクシデントによる遅れのため、FISH法による時系列観察は行えていない。
ハモグリミドリヒメコバチの大量増殖は容易であったため、今年はじめには次世代シーケンスまで行うことができた。現在は改めてタマゴコバチの飼育を再開することができ、順調に飼育・大量増殖が行えているが、コロナ禍の影響で実験はできないため、次世代シーケンスの大規模データの解析、タマゴバチのdsxの単離に取り組んでいる。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、コロナ禍により実験を行うことはできないが、飼育は行うことができる状況にある。大量増殖は本研究の要の一つとなっているが、通常の飼育方法とあまり変わらない手法でも大量増殖することができる。したがって、現在次世代シーケンス解析用のタマゴコバチの大量増殖を行っている。遺伝子解析に必要な個体数は2～3ヶ月ぐらいでそろうようになる。次世代シーケンスは外部委託する予定であるため、実験を行うことができない今でも情報解析は実行可能であるため進めている。
そのほかすでに次世代シーケンスを終えているハモグリミドリヒメコバチでは、遺伝子解析を行うことができるため、PCを用いこの実験で得られたデータや既に登録されているデータを用い解析を進めていく予定である。
実験を再開できるようになってからはライブイメージングを中心に各種寄生蜂で進め、寄生蜂の種、系統、細菌の種類による違いを明確に記録する。また、3年目の研究では寄生蜂への性決定遺伝子の導入による発現・抑制が必要であり、蛹への遺伝子導入は可能になっているものの、幼虫でも行えるよう準備を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
はコロナ禍および昆虫の飼育におけるアクシデントによりいくつかの実験が行えず、購入量が減った。令和2年度は新規に飼育を始めた寄生蜂の飼育増殖のために残額を使用する予定である。
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Research Products
(1 results)
