2020 Fiscal Year Research-status Report

体表ワックス成分変動で生じる共食い行動の分子メカニズムの解明

Research Project

Project/Area Number	20K21304
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	永田晋治東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (40345179)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords	昆虫 / 共食い / 体表ワックス
Outline of Annual Research Achievements	本研究の目的は主に次の3点である。①CHCの生合成経路にかかわる因子を明らかにする。 ②CHCの組成が自然免疫系とどのようにかかわるかを明らかにする。③共食いをCHCの組成を操作することで共食い行動を再現する。①～③の各項目の令和2年度での進捗と以降の方策はそれぞれ以下の通りに記す。 ①伸長酵素、不飽和化酵素、還元酵素、脱炭酸化酵素をコードする遺伝子を同定することができた。また、CHCのもととなる脂肪酸のトランスポーターも同定した。 ②フタホシコオロギにおける自然免疫系にかかわる転写調節因子、抗菌ペプチドなどを同定した。また、非細菌性の自然免疫系の賦活化物質としてLPGとPGDを投与すると自然免疫系と連動することが分かった。これらにより食餌量の減衰が認められたが、それによるCHCの組成分析が安定したデータを得られなかった。 ③共食い行動の検定法をさらに簡便化を図った。すなわち、行動を求愛、攻撃、捕食、それ以外、の4つのカテゴリーに分けることで、捕食行動を観察時間中の行動を効率よく抽出することができるようになった。①で明らかになった各種酵素のノックダウンコオロギを調製し、その個体のCHCの組成分析中であり、令和3年度に持ち越されることとなった。これら令和2年度の研究成果を受けて、令和3年度では、各遺伝子を標的としたノックダウンをRNA干渉法を用いて調製後、CHC組成などを丁寧に分析していく予定。行動などへも影響が出るかなども検討する予定である。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason フタホシコオロギの共食いの際に、体表で認識することから、体表炭化水素(CHC)の組成をGCMSにて確認した。既に他の研究グループでの明らかにしているようにCHCが個体認識にかかわっていることが分かった。さらに、詳細の令和2年度の進捗は概要での①～③の各項目それぞれについて以下に記す。 ①フタホシコオロギにおけるCHCの生合成経路にかかわる伸長酵素、不飽和化酵素、還元酵素、脱炭酸化酵素をコードする候補遺伝子を同定することができた。また、CHCのもととなる脂肪酸のトランスポーターも同定した。 ②フタホシコオロギにおける自然免疫系にかかわる転写調節因子、抗菌ペプチドなどを同定した。また、非細菌性の自然免疫系の賦活化物質としてLPGとPGDを投与すると自然免疫系と連動することが分かった。これらにより食餌量の減衰が認められたが、それによるCHCの組成分析が安定したデータを得られなかった。 ③共食い行動の検定法をさらに簡便化を図った。すなわち、行動を求愛、攻撃、捕食、それ以外、の4つのカテゴリーに分けることで、捕食行動を観察時間中の行動を効率よく抽出することができるようになった。①で明らかになった各種酵素のノックダウンコオロギを調製し、その個体のCHCの組成分析中であり、令和3年度に持ち越されることとなった。
Strategy for Future Research Activity	フタホシコオロギのCHCの組成が個体認識のメカニズムを明らかにするため、令和３年度の方針として、①～③の各項目それぞれについて以下に記す。 ①令和2年度で同定した、フタホシコオロギにおけるCHCの生合成経路にかかわる伸長酵素、不飽和化酵素、還元酵素、脱炭酸化酵素をコードする候補遺伝子また脂肪酸のトランスポーターのノックダウンした個体を調製する。CHCの組成変化により、CHC生合成にかかわるか否かを検討する。 ②令和2年度で同定したフタホシコオロギにおける自然免疫系にかかわる転写調節因子、抗菌ペプチドなどがCHCの組成にかかわるかをノックダウンなどを調製することでCHC生合成にかかわるかを検討する。また、LPGやPGDを投与することによりCHCの組成分析を検討する。令和2年度では安定した結果は得られなかったので、LPG投与後の時間、濃度などを検討しつつ進めることを予定している。 ③①と②の検討事項と重複した計画となる。余力があれば行動観察の簡便化だけでなく自動化ができるよう工夫する。
Causes of Carryover	令和2年度において、フタホシコオロギからCHCにかかわる生合成遺伝子などを同定した。同定した各種遺伝子を標的にしたノックダウンコオロギの調製することも令和2年度の研究計画であり、CHCとの関連性を検討する予定であった。しかし、遺伝子同定、完全長cDNAの取得など検討を重ねた末、各種遺伝子のノックダウンの調製の進行が滞った。そのため、この研究計画を令和3年度でも引き続き行うため、次年度使用額が生じた。