2021 Fiscal Year Annual Research Report
An investigation into the relationship between the evolution of diverse reproductive systems and their corresponding degree of distribution attained globally
| Project/Area Number |
20H03308
|
|---|
| Research Institution | Shinshu University |
|---|
Principal Investigator |
東城 幸治 信州大学, 学術研究院理学系, 教授 (30377618)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
新美 輝幸 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 教授 (00293712)
竹中 將起 筑波大学, 生命環境系, 特任助教 (00854465)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
|
| Keywords | 昆虫 / カゲロウ / 胚発生 / 胎生 / 発生遺伝 / 遺伝系統 / 卵黄タンパク質 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、従来、欧州の地域集団を対象とした研究から、単為生殖能力をもつ卵胎生種であるとされてきたフタバカゲロウにおいて、日本列島の地域集団を対象とした我々の研究では、単為生殖能力ももたず、また卵胎生ではなく、むしろもっと特異な新規の胎生である可能性が高いことに端を発したものである。
これまでの分子系統解析からは、フタバカゲロウにはいくつかの遺伝的に分化した地域集団が存在し、単為生殖能力をもたず、卵胎生ではなく新規の胎生であるのは、本種の１系統である東アジア地域集団（日本列島の広域系統を含む）であることが明らかとなってきた。そこで、東アジア地域のフタバカゲロウにおける新規「胎生」の進化機構に関する研究として、日本列島産フタバカゲロウ系統を対象としたリシーケンスを行い、この結果をもとに、カゲロウ類での RNAi の手法確立やフタバカゲロウの卵黄タンパク質の前駆物質である vitellogenin 発現量の変遷などを検討するための手法確立に向けた試行錯誤を実施してきた。また、卵巣全体を用いた組織染色、蛍光染色をするとともに、特殊な卵膜の構造に注目し、その形成過程について透過型電子顕微鏡TEM 像の分析を進めてきた。これらのアプローチに関しては、これからが重要な局面を迎えるが、ここまでは順調に進展している。
卵黄タンパク質の所在（卵内の蓄積か、母胎からの供給か？）に関しては、卵のみを用いて SDS-PAGE を実施した結果、未受精の時期から胚帯形成前の期間に減少していくタンパク質、増加していくタンパク質の存在が確認された。組織切片による組織学的観察の結果からは、蓄積されるタンパク質は無い（あっても微量）はずであるので、これらのバンドが親から供給される物質である可能性が高いと考えている。すなわち、母胎からの栄養供給がされていることを支持するような結果が得られた。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
現在まで、フタバカゲロウにおける新規「胎生」の進化機構に関する研究課題において、日本列島産フタバカゲロウ系統を対象としたリシーケンスを行い、この結果をもとに、カゲロウ類での RNAi の手法確立やフタバカゲロウの卵黄タンパク質の前駆物質である vitellogenin 発現量の変遷などを検討するための手法確立に向けた試行錯誤を実施してきた。また、卵巣全体を用いた組織染色、蛍光染色をするとともに、特殊な卵膜の構造に注目し、その形成過程について透過型電子顕微鏡TEM 像の分析を進めてきた。これらのアプローチに関しては、これからが重要な局面を迎えるが、ここまでは順調に進展している。
卵黄タンパク質の所在（卵内の蓄積か、母胎からの供給か？）に関しては、卵のみを用いて SDS-PAGE を実施した結果、未受精の時期から胚帯形成前の期間に減少していくタンパク質、増加していくタンパク質の存在が確認された。組織切片による組織学的観察の結果からは、蓄積されるタンパク質は無い（あっても微量）はずであるので、これらのバンドが親から供給される物質である可能性が高いと考えている。すなわち、母胎からの栄養供給がされていることを支持するような結果が得られた。
これらの成果の一部については、2年延期の後にオンライン開催となった国際動物学会（南アフリカ・ケープタウン）において発表した。現地開催ではなかったために、またコロナ禍での海外渡航の困難さから、日本列島以外のフタバカゲロウ地域集団を対象とする研究に着手することはできておらず、この点に関しては今後の課題である。
|
| Strategy for Future Research Activity |
「進捗状況」欄に記した通り、卵胎生ではなく新規の胎生であることに迫る上で重要な幾つかのアプローチを試行してきたが、 RNAi の手法確立や卵黄タンパク質の前駆物質である vitellogenin 発現量変遷、卵巣全体を用いた組織染色、蛍光染色をするとともに、特殊な卵膜の構造に注目し、その形成過程について透過型電子顕微鏡TEM 像の分析など、これまで順調に進展している。今後も継続して、これらのアプローチを進展させる計画である。
また、卵黄タンパク質の所在に関しては、卵のみを用いた SDS-PAGE を実施した結果、未受精の時期から胚帯形成前の期間に減少していくタンパク質、増加していくタンパク質の存在が確認された。組織切片による組織学的観察の結果からは、蓄積されるタンパク質は無い（あっても微量）はずであるので、これらのバンドが親から供給される物質である可能性が高いと考えている。
今後は、質量分析にかけて抗体を作成し、母胎からのタンパク質（栄養物質）の供給について、（１）どのようなタンパクが供給されているか？ （２）いつ、どこから供給されているのか？ といった点についての解明を目指す。
また、可能であれば、日本列島以外の遺伝系統群（例えば欧州のフタバカゲロウ系統）なども対象に、これまでに日本列島系統で実施してきたような解析を実施したい。
|
