2021 Fiscal Year Annual Research Report
鱗翅目昆虫に特異的な二型精子の運命決定メカニズムの解明
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20K15537
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
酒井 弘貴 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 研究員 (30814660)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 有核精子 / 無核精子 / カイコ / 雄性前核 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物は子孫を残すために洗練された受精戦略を有する。鱗翅目昆虫では、核を保持し卵との受精に用いられる「有核精子」に加えて、核を持たない「無核精子」を精原細胞から分化させて受精を補助する。無核精子を利用した受精システムは、鱗翅目昆虫の繁栄をもたらした重要な生殖戦略の一つである。本研究では、鱗翅目昆虫であるカイコを用いて、無核精子・有核精子の遺伝子発現の特徴や、受精に至るまでの挙動について調査を行った。
有核精子に分化するか、無核精子に分化するのかの運命決定がなされる時期は、形態学的な観察から精母細胞だと考えられている。そこで、有核精子と無核精子の減数分裂が生じる発育ステージが異なることに着目し、有核精子に分化する精母細胞（有核型精母細胞）と無核精子に分化する精母細胞（無核型精母細胞）の遺伝子発現に対して、RNA-seqによる比較トランスクリプトームデータの解析を行った。その結果、無核精子特異的に発現する遺伝子が複数得られたので、それらの遺伝子の機能について調査を行った。また、有核精子について理解を深める目的で、卵内に侵入した有核精子の核を観察したところ、卵内に侵入した核は約1時間かけて収縮し、収縮後さらに約1時間かけて、球体状の雄性前核になることが分かった。受精直前・直後の雄性前核や雌性前核の形態的特徴は、これまでコオロギやショウジョウバエで報告されているものと酷似していた。このことから、精子が卵内に侵入するまでの挙動は、昆虫種によって多様性があるのに対して、受精前後の仕組みは進化的に保存性が高いのではないかと考察した。
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