An investigation into the relationship between the evolution of diverse reproductive systems and their corresponding degree of distribution attained globally

2023 Fiscal Year Annual Research Report

• 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 信州大学, 理学部, 特任助教 (00854465)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 昆虫 / カゲロウ / 胚発生 / 卵胎生 / 胎生 / 発生遺伝 / 遺伝系統 / 卵黄タンパク質

Outline of Annual Research Achievements

従来、欧州の地域集団を対象とした研究から、フタバカゲロウ Cloeon dipterum は単為生殖能力をもつ卵胎生種とされてきた。しかし、日本列島の地域集団を対象とした我々の研究では、単為生殖能力をもたず、卵胎生ではなく、より特異な新規の胎生である可能性が高いことに端を発し、本研究課題を遂行してきた。 これまでの分子系統解析から、種内に遺伝的に大きく分化したいくつかの系統が存在し、少なくとも日本列島の系統(朝鮮半島も同じ系統)は、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可能性を示唆してきた。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してきた。
卵巣全体を用いた組織染色や蛍光染色、特殊な卵膜の構造に注目し、その形成過程に関する透過型電子顕微鏡TEM像の分析から、母体からの栄養物質が胚に供給さ れる過程が観察され、卵胎生ではなく、胎生と考える上での根拠となるデータの蓄積が進展した。また、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ない(あっても微量)はずであり、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。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蓄積された。
研究活動自体はひと段落となり、現在は、これらの成果を論文としてまとめる作業を進めている。

Research Progress Status

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。