2020 Fiscal Year Research-status Report

チョウ目昆虫における翅形質の退行的な進化を制約する発生・分子機構の解明

Research Project

Project/Area Number	19K06791
Research Institution	Tokyo Metropolitan University
Principal Investigator	新津修平東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (70446524)
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	チョウ目 / 翅の退化 / 性的二型 / フユシャクガ / フチグロトゲエダシャク / 発生拘束 / 進化的制約
Outline of Annual Research Achievements	チョウ目内において多様な進化的な起源を持つ翅の退化機構について、フユシャクの一種であるフチグロトゲエダシャクをモデル研究材料に、その背後にある進化的制約である発生拘束の実態を、形態・組織・遺伝子レベルで明らかにすることを究極的な目的としている。（研究項目１）昨年度に行った蛹化１５日後の休眠蛹に脱皮ホルモンを微量投与した休眠打破蛹の作成と透過型電子顕微鏡観察についてまとめ、論文原稿の執筆を行った。現在、海外国際誌に研究成果を投稿中である。（研究項目２）並体結合による翅退縮の要因の推定。昨年度行った並体結合（パラビオーシス実験）の結果の再現性を確認するために、雌雄それぞれにおいて腹部体節の割断による影響を調べた。その結果に基づき、腹部割断によるパラビオーシス実験の有効性について考察した。（研究項目３）組織培養系を用いた翅退縮を誘導する要因の推定。前年度に行った休眠中の蛹翅の樹脂包埋サンプルを用いて、光学顕微鏡による組織切片の観察を行った。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason （研究項目１）については、十分にデータが出そろったので、論文原稿をまとめた。ホルモン投与によるデータの一部の再現性についてやや問題があったので追試を行い、安定したデータを取るための方法論についても最適化した。（研究項目２）については、並体結合実験（パラビオーシス実験）の結果の再現性を確認した。実験の根幹にあたる解剖と腹部割断作業のそれぞれについて、基本データを取得し、今後の実験に有効な予備データの蓄積を行うことができた。（研究項目３）については、コロナ禍による大学への入構制限もあり、研究の進捗状況にやや遅れが生じたが、昨年度の組織培養実験で得られた樹脂包埋サンプルを用いて組織切片の観察を行うことができた。
Strategy for Future Research Activity	主として以下の３項目に取り組む。（研究項目１）蛹化１５日後の休眠蛹に脱皮ホルモンを微量投与した休眠打破蛹の翅原基の超微形態の論文については、投稿論文の査読結果に応じて、再追試を行える実験環境を維持していく。（研究項目２）雌雄間の並体結合実験（パラビオーシス実験）を行った際に、腹部割断の位置と腹部体節の関節間膜の注射位置によって翅形成と翅退縮の発生運命に影響が生じることが明らかになった。従ってパラビオーシス実験と並行しつつ、上記の実験手法を新たな研究として確立することを試みる。（研究項目３）これまでの研究成果に基づき、次世代シーケンサーを用いたRNA-seqによる網羅的な解析を進める。特に雌雄における蛹翅の発達過程で発現する遺伝子の比較解析に着目して研究を進める。
Causes of Carryover	２０２０年からのコロナ禍による影響により、この年に予定していた国際会議（国際昆虫学会議、フィンラインド・ヘルシンキ）が延期となり、大幅な出張旅費の余剰が生じてしまった。また同年に予定していた共同研究者との分子生物学的実験が大学の入構制限により、実験が行えなかった。２０２１年度は、次世代型シーケンサーを用いた解析を中心に行うことにより予算を計上し、研究を進めていく予定である。