2021 Fiscal Year Research-status Report
Genetic background related to a saltatorial divergence of sex pheromone communication in mealybugs with an unusual genome system, paternal genome elimination
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21K05628
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| Research Institution | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
田端 純 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 植物防疫研究部門, 上級研究員 (20391211)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2025-03-31
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| Keywords | フェロモン / モノテルペン / 遺伝 / 跳躍的分化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
移動力が低いコナカイガラムシ類にとって、性フェロモンは異性と効率的に巡り合うために必要不可欠なツールである。その化学構造は種毎に固有で、生殖隔離機構としても重要な役割を担っており、近縁種間でも炭素骨格が大きく異なる跳躍的な分化がみられる。例えば、ミカンコナカイガラムシＰｌａｎｏｃｏｃｃｕｓ ｃｉｔｒｉのフェロモン（２，２－ｄｉｍｅｔｈｙｌ－３－ｉｓｏｐｒｏｐｅｎｙｌｃｙｃｌｏｂｕｔｙｌ）ｍｅｔｈｙｌ ａｃｅｔａｔｅは特徴的なシクロブタン環を含むが、その近縁種のＰ．ｍｉｎｏｒのフェロモンはラバンデュロールに似た非環式モノテルペン２－ｉｓｏｐｒｏｐｙｌ－５－ｍｅｔｈｙｌ－２，４－ｈｅｘａｄｉｅｎｙｌ ａｃｅｔａｔｅである。このようなフェロモン構造の極端な違いを生み出す遺伝的背景を明らかにすることができれば、昆虫のフェロモンによる生殖隔離を伴う種分化のメカニズムの解明につながる。
そこで、この２種のコナカイガラムシを材料として交雑実験を実施し、交雑体のフェロモンを分析したところ、F1世代のメス成虫はすべて両親のフェロモン２成分を同時に放出することが分かった。さらに、F1と両親の種の戻し交雑から得たメスには、F1と同様に２成分のフェロモンを生産する個体と戻し交雑した親のフェロモン１成分のみを生産する個体が概ね１：１の比率で現れた。これらの結果は、２種のフェロモン構造の違いをもたらすひとつの主要遺伝子の存在を示唆した。
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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
ミカンコナカイガラムシとその近縁種の交雑実験に予定通り成功し、交雑体を得て、多検体のフェロモン分析を実施することができた。また、累代飼育系統を維持して交雑実験を繰り返し、結果の再現性も確認したことから、次年度以降の生化学・分子生物学的解析を推進するための実験基盤を確立できたため。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミカンコナカイガラムシやその近縁種、２種の交雑体のメス成虫のフェロモンを分析するとともに、それらの個体のRNAを抽出し、トランスクリプトーム解析を実施する。これにより、フェロモン構造の違いに関わる主要遺伝子の候補をスクリーニングする。また、候補遺伝子の機能解析を実施して、フェロモンの跳躍的分化を生み出す遺伝的背景を明らかにする。
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| Causes of Carryover |
（理由）
フェロモンおよびフェロモン前駆体の有機合成の効率化に成功し、使用予定の試薬や実験助手の雇用のために計上した経費を節約することができたため。また、感染症蔓延防止のために現地調査を自粛し、旅費を使用しなかったため。
（使用計画）
次年度以降に実施する生化学・分子生物学実験を推進するための物品費として使用する。これにより、計画よりも多検体のサンプルを解析することができ、より詳細で高精度な結果が得られるものと期待できる。
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