2020 Fiscal Year Annual Research Report
昆虫共生器官の形態形成機構および進化発生的起源の解明
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20J21460
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
大石 紗友美 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Keywords | カメムシ / 共生器官 / 形態形成 / 共生細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は主に以下の2つの課題について研究を進めた。
１、盲嚢形成に関わる内臓筋配置の組織学的観察
チャバネアオカメムシ成虫の共生器官は、主管の周りに共生細菌の詰まった盲嚢が4列に配置する特徴的な構造を示す。今までに、盲嚢は孵化後数日で形成されることがわかっているが、その盲嚢形成機構は不明であった。そこで、細胞増殖マーカーを用いて、中腸上皮細胞の盲嚢形成との関わりを調べた結果、中腸上皮の細胞増殖は1齢幼虫期に盛んになることがわかったが、その細胞増殖箇所に盲嚢の配置に関連した局在は見られなかった。一方、ファロイジン染色を用いた内臓筋局在の観察により、2齢幼虫初期に内臓筋の構造が変化し、盲嚢を4列に区切る配置となる様子が観察された。そのことから、内臓筋が盲嚢の境界決定に関与しうることが考えられた。
２、共生器官の形態変化時期決定への変態制御遺伝子の関与
今までに、本種の共生器官及びその前方部位は、幼虫から成虫になる過程で形態を大きく変化させることが明らかになっている。しかし、一連の形態変化に関わる分子機構は不明であった。そこで、変態関連遺伝子群の関与について検討した。その結果、幼若ホルモン及びエクダイソンが、カメムシ共生器官及びその前方部位の形態変化の時期決定に関与することが判明した。さらに、内部の共生細菌についても形態観察を行ったところ、宿主の変態制御遺伝子が、共生細菌にも影響を及ぼしていることが明らかになった。
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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
本年度は、共生器官に配列する盲嚢の形成位置の決定に内臓筋が関与しうることを発見した。さらに、幼虫から成虫になる過程でおこる共生器官及びその前方部位の形態変化には、幼若ホルモン及びエクダイソンが関与していることをKr-h1及びE93のRNAiを行い確認した。これらのデータについては、日本動物学会及び日本応用昆虫学会、東京大学生命科学シンポジウムでポスター発表を行った。
以上の進捗状況より、研究はおおむね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、①共生器官の内臓筋阻害実験、②変態時の宿主及び細菌の遺伝子発現の網羅的解析の大きく2つの研究課題について研究を進める予定である。まず、①については、サイトカラシン等のアクチン重合阻害剤を用いた薬剤処理や、筋肉形成に関わることが既に知られている遺伝子のRNAiを予定しており、内臓筋の形成及び機能を阻害すると共生器官の形態がどのように変化するか観察する。②については、変態制御遺伝子RNAi個体の共生器官を対象としたRNAseqを様々なステージで行うことを計画しており、得られたデータについては宿主及び共生細菌両方の遺伝子に注目して解析を行う予定である。
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