2022 Fiscal Year Annual Research Report
Evolutionary origin of insect metamorphosis: Insights from ametabolous insects
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20H02999
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
大門 高明 京都大学, 農学研究科, 教授 (70451846)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 昆虫 / 変態 / ホルモン / 進化 / ゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
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。2022年度の主な成果は以下の通りである。
(1)マダラシミにおけるMEKRE93 pathwayの機能解析: マダラシミにおける幼若ホルモンシグナリング機構、およびその役割を明らかにするために、MEKRE93 pathwayを担う遺伝子について機能解析を行った。成虫化を誘導する転写因子E93においては、無変態昆虫と不完全・完全変態昆虫との発現比較解析から、胚子期における発現量・発現タイミングのシフトが昆虫の変態を駆動する力として働いた可能性を見出した。また、E93のノックアウト系統の樹立に成功し、変異体では成虫化のタイミングが顕著に遅延するという興味深い表現型を見出した。また、JH受容体等の他の遺伝子についてもノックアウト系統の樹立を進めた。
(2)マダラシミにおける遺伝子機能解析系の整備: 上述のゲノム編集法に加えて、外来遺伝子をマダラシミで発現させるためのトランスジェニック法の開発を行った。複眼で発現するEGFP遺伝子カセットをマーカーとしてpiggyBacベクター系を用いて遺伝子組換えを試みたところ、期待通りの遺伝子組換え系統を作出することができた。胚子期・幼虫期でのマーカー遺伝子の発現は弱く改善が必要であるものの、遺伝子組換え効率は十分実用レベルにあった。今後の遺伝子機能解析系として遺伝子組換えは有力な手法であると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初計画通りに研究が進捗している。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究の推進方策は以下の通りである。
1. マダラシミにおけるMEKRE93 pathwayの機能解明：2023年度が最終年度であるため、特に大きな成果が期待できるE93遺伝子の機能解析に注力する。樹立したノックアウト系統を用いて、詳細な表現型解析・遺伝子発現解析を行って、E93遺伝子の祖先的な機能を明らかにし、E93のどのような変化が昆虫の変態の進化をもたらしたのか、その洞察を得る。
2. 異質形成における幼若ホルモンの役割の解明：幼若ホルモン受容体のノックアウト系統の樹立がまもなく終わるため、この系統を用いてスケール形成や成虫化における幼若ホルモンの機能を明らかにする。
3. マダラシミの遺伝子操作法の開発：マダラシミにおけるゲノム編集法、遺伝子組換え法の基盤技術が完成したため、遺伝子ノックイン法の適用など、さらなる高度化を図る。
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Research Products
(13 results)
