Role of developmental regulatory genes in siphonophore colony formation

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 22K20662
• Research Category: Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: 0703:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Oguchi Kohei 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任助教 (50966249)
• Project Period (FY): 2022-08-31 – 2024-03-31
• Keywords: クダクラゲ / 発生調節遺伝子 / 幹細胞 / 個虫分化

Outline of Final Research Achievements

In order to elucidate the mechanism of the formation of the siphonophore colony, we conducted a comprehensive gene expression analysis of the budding region of individual zooids, followed by a detailed gene expression localization and functional analysis of the candidate genes. The gene expression analysis revealed that, in addition to stem cell marker genes, different developmental regulatory genes are expressed in each budding region. These factors showed characteristic expression localization not only in the budding region but also inside each zooids. In order to analyze gene functions, we established a microinjection method for stem and started single-cell RNAseq analysis to investigate the role of the candidate genes in the formation of the colony.

Free Research Field

生態進化発生学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

多細胞性や社会性の進化に到るまで、細胞や個体など個々の相互作用により組織構造を生み出すメカニズムは、生物進化に重要な役割を果たしてきたと考えられる。特に個体の集合体が組織構造を生み出す仕組みは未だ謎に包まれているため、クダクラゲのように個体のように振る舞う群体に着目し、個体の集合体が組織構造を生み出す仕組みとその進化過程の理解は重要である。本研究成果は、クダクラゲの群体が個体のように振る舞える背景には、後生動物における個体発生と同様の発生機構が存在することを示唆した。よって、個体などの単純な要素から、複雑な組織構造をつくり得るのかというメカニズムを理解する上で重要な知見を得ることができた。