2020 Fiscal Year Annual Research Report
Evolutionary origin of insect metamorphosis: Insights from ametabolous insects
| Project/Area Number |
20H02999
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
大門 高明 京都大学, 農学研究科, 教授 (70451846)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 昆虫 / 変態 / ホルモン / 進化 / ゲノム |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
昆虫は熱帯から極地にわたって多様な環境に適応しているが、この高い適応力の基盤となっているのが「変態」の獲得である。本研究では、昆虫がどのようにして変態する能力を獲得したのかという問いに答えることを目指し、昆虫の変態の共通原理とその進化的起源は何かを明らかにすることを目的とする。この目的のために、これまでほとんど研究されてこなかった無変態昆虫において、幼若ホルモンがどのような機能をもつのか、そして幼若ホルモン経路がどのように働くのかを明らかにする。2020年度は、以下の項目について研究を行った。
(1) マダラシミにおけるMEKRE93 pathwayの動態の解明：幼若ホルモンシグナリング、生合成に関わる遺伝子について、胚子期から成虫期にかけての発現動態を明らかにした。その結果、幼若ホルモンー幼若ホルモン受容体ーKr-h1というシグナル経路がマダラシミにおいても保存されていることが明らかになった。
(2)異質形成における幼若ホルモンの役割の解明：マダラシミの４齢幼虫ではスケール（鱗）が生じる。この異質形成過程における幼若ホルモンの役割を明らかにするために、幼若ホルモン塗布実験を行った。その結果、幼若ホルモンにはスケール形成を抑制する作用があることが判明した。
(3)マダラシミの遺伝子操作法の開発：マダラシミの遺伝子機能解析系を高度化するために、ゲノム編集法、遺伝子組換え法の開発を行った。採卵のための成虫飼育法を最適化するなどの工夫を行うことで、ゲノム編集法の効率を大幅に向上させることに成功した。遺伝子組換え法の開発については、高活性型のpiggyBacトランスポゾンベクターを利用することとし、現在、組換え体の作出を進めているところである。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画どおりに、概ね順調に進展している。
|
| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策について、以下に小課題ごとにまとめる。
(1) マダラシミにおけるMEKRE93 pathwayの動態の解明：これまでの研究結果から、MEKRE93 pathwayに関わる遺伝子のうち、無変態昆虫の生活史を特徴づけると考えられる遺伝子を見出している。今度は、この遺伝子の発現制御機構、生体での役割について、遺伝子発現解析、ホルモン投与実験、ゲノム編集などを行って明らかにしていく。
(2)異質形成における幼若ホルモンの役割の解明：これまでの研究結果から、幼若ホルモンの抗変態作用の起原は、異質形成を抑制する作用にある可能性が浮かび上がっている。この可能性をさらに検証するために、スケール形成をモデルとして、幼若ホルモンのanti-morphogenetic role発現の分子機構を明らかにしていく。
(3)マダラシミの遺伝子操作法の開発：昨年度に引き続き、遺伝子組換え法の開発を進める。また、遺伝子ノックアウトに加えて、遺伝子ノックインの系の開発も行う。
|
Research Products
(4 results)
