Elucidating the molecular basis of voltinism determination mechanisms in insects using the silkworm, Bombyx mori

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20H02997
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39050:Insect science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kiuchi Takashi 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 准教授 (60622892)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: カイコ / 化性 / 休眠性 / 時計遺伝子 / 遺伝子組換え

Outline of Final Research Achievements

Voltinism is the number of generations of an insect in a year. This study aims to demonstrate that mutations in clock genes contribute to the determination of insect voltinism using the silkworm, Bombyx mori, which benefits from advanced genome engineering techniques and abundant, high-quality genomic information. By establishing knockout strains targeting core clock genes through genome editing, it was shown that the circadian clock plays a crucial role in photoperiodic diapause induction. In addition, a large-scale comparative genomic analysis identified certain clock genes and their amino acid substitutions that potentially affect the determination of voltinism in B. mori.

Free Research Field

昆虫分子生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

夏にしか見かけない昆虫もいれば，春と秋に見かけるような昆虫もいる．昆虫が1年間に何世代かを繰り返す性質を化性というが，化性は昆虫ごとにその行動や形質，生育する環境とよく適合している．どのような機構が化性の変化を生み出しているのか？本研究では，カイコにおいて概日時計を構成する時計遺伝子を破壊すると，日の長さに応じた休眠誘導ができなくなることを示した．これは，昆虫の化性決定に時計遺伝子の変異が関与することを示唆する結果である．化性の変化を遺伝子レベルで理解することは，昆虫の発生を予測し，制御することにつながる．