2021 Fiscal Year Annual Research Report

Research of a time series functional analysis and an induction factor of parthenogenesis inducing Wolbachia to host parasitoids

Research Project

Project/Area Number	19K06069
Research Institution	Shizuoka University
Principal Investigator	田上陽介静岡大学, 農学部, 准教授 (60426476)
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)
Project Period (FY)	2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords	ハチ目 / 寄生蜂 / 性決定 / 性決定遺伝子 / ボルバキア / リケッチア / 細胞内共生細菌
Outline of Annual Research Achievements	本研究課題は、ハチ目の中でも寄生蜂とその細胞内に共生し宿主寄生蜂をメスだけ産まれるようにする細菌との相互作用を明らかにし、結果として得られるメスだけでの生殖（産雌性単為生殖）の詳細なメカニズムの解明に取り組んだ。最終年度では、ライブイメージングによる寄生蜂胚の効率的な観察技術の確立を進め、タマゴバチ類において胚発生初期の継時的な観察技術の基盤整備を完成させた。一方で、次世代シーケンス技術を用いた性決定関連遺伝子や生殖操作関連遺伝子群の探索が、最新のバイオインフォマティクス技術の利用により、当初の想定以上に強力な解析ツールとして活用できることがわかったため、そちらに注力し最終年度の研究を推し進めた。その結果、①ハチ目ではいくつかの性決定機構が混在するが、解析に用いた寄生蜂では、それぞれwom, tra, tra2, dsxの配列が保存されており、それぞれ機能を維持していると想定されたこと、ミツバチ等で報告されているcsdは欠失していたことから、これらの寄生蜂では刷り込み型の性決定機構を有することが支持された。②メチレーション解析の結果、産雌性単為生殖を誘導する共生細菌は、宿主ゲノムのメチル化率を大きく上昇させることがわかった。③ゲノム解析を通じ、３種の寄生蜂に感染するそれぞれの共生細菌のほぼ全長に相当するゲノム情報の取得に成功した。その中で、ボルバキアにおいて生殖操作に関与する遺伝子が座乗するファージ領域を、初めてボルバキア以外の生殖操作を誘導する細菌おいて発見した。これは、ボルバキアが持つファージを水平転移によってリケッチアが獲得し、産雌性単為生殖能を獲得した可能性を示唆するものである。今後は、宿主側と細菌側それぞれのアプローチで生殖操作の全容解明に迫ることで、産雌性単為生殖機構の全体像を明らかにし、その活用によるオスのいらない人為的誘導手法の確立に向けた研究展開を目指す。