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2023 Fiscal Year Annual Research Report

Evolutionary genomic basis of sexual weapons and its constraints

Research Project

Project/Area Number 21H02540
Allocation TypeSingle-year Grants
Research InstitutionTokyo Metropolitan University

Principal Investigator

岡田 泰和  東京都立大学, 理学研究科, 准教授 (10638597)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡田 賢祐  岡山大学, 環境生命自然科学学域, 准教授 (40550299)
後藤 寛貴  静岡大学, 理学部, 助教 (60737899)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords武器昆虫 / 表現型可塑性 / 性選択形質
Outline of Annual Research Achievements

武器を持つ甲虫であるオオツノコクヌストモドキおよびモモブトハムシにおいて,栄養条件や性,器官ごとに発現変動する遺伝子の探索を高速シーケンスにより 行い,武器形成遺伝子の候補を探索した.オオツノコクヌストモドキについては,性に偏った発現をする23遺伝子について終齢幼虫期にノックダウン解析を行った.その結果,fatやdacなど細胞接着に関わる遺伝子を含む4つの遺伝子で武器形態への影響を検出でき,メスで多量に発現する遺伝子の中にも武器形態を抑制的に制御する遺伝子 や武器形態に関与するものが見つかってきた. また,武器サイズを決める主要な因子の一つと目されるインスリン様ペプチドについて,カブトムシやノコギリクワガタ,モモブトハムシでバイオインフォマティクス解析を行い,いずれの種も4つから6つ程度のインスリン様ペプチドを持つことを確認した.とくにインスリン型のインスリン様ペプチドには頻繁に遺伝子重複が起きていることが示唆された.また,オオツノコクヌストモドキについては,インスリン様ペプチド2(ILP2)が武器サイズのみならず, 闘争行動や内部の脂肪貯蔵状態,活動性など様々な形質に影響することが明らかになってきた. これらの結果はILP2が祖先的に持っていた武器サイズ以外の栄養貯蔵や代謝の機能を示唆するものである.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

オオツノコクヌストモドキについて,ゲノム配列解析や発現遺伝子解析をもとに,性に偏った発現をする23遺伝子についてのノックダウン解析が進んだ. fat, dachsousなどの細胞接着因子や未知の転写因子が武器の形状に影響を与えることを明らかにした. この成果について,PLoS Genetics誌に発表することができた. また他の甲虫種(カブトムシやノコギリクワガタ)においても,インスリン遺伝子の多様性解析が着実に進んでおり,全体としておおむね順調に進捗している.

Strategy for Future Research Activity

武器サイズを決める主要な因子の一つと目されるインスリン様ペプチドの作用について,武器以外の代謝や飢餓耐性とのトレードオフ関係をもたらすことが示唆されている.武器を遺伝子ノックダウンで実験的に小さくした個体について,代謝レベルや飢餓耐性を調査する.さらに,様々な甲虫種でバイオインフォマティクス解析を行い,各種が多数のインスリン型インスリン様ペプチドを持つことを確認できている,今後は様々な甲虫種でノックダウン解析を行い,多様なインスリンの武器形成への寄与の実態を明らかにし, 種間比較により共通性と多様性を検証する.

  • Research Products

    (8 results)

All 2024 2023 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 3 results) Presentation (4 results) Remarks (1 results)

  • [Journal Article] Transcriptomic and functional screening of weapon formation genes implies significance of cell adhesion molecules and female-biased genes in broad-horned flour beetle2023

    • Author(s)
      Sugiyama Miyu、Ozawa Takane、Ohta Kunihiro、Okada Kensuke、Niimi Teruyuki、Yamaguchi Katsushi、Shigenobu Shuji、Okada Yasukazu
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 19 Pages: e1011069

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1011069

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Pupal <scp>RNA</scp> interference methods for analyzing adult development in stag beetles2023

    • Author(s)
      Hagiwara Jin、Nozawa Leon、Ohtsu Itsuki、Shinohara Tadashi、Gotoh Hiroki
    • Journal Title

      Entomological Science

      Volume: 26 Pages: e12548

    • DOI

      10.1111/ens.12548

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Female mate choice is affected by male condition but not female condition in an assassin bug2023

    • Author(s)
      Asakura Shoichi、Kiyose Katsuya、Suzaki Y?、Okada Kensuke、Katsuki Masako
    • Journal Title

      Ecological Entomology

      Volume: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.1111/een.13309

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] ハチジョウノコギリクワガタは何者なのか?-ゲノム生態学的手法によるアプローチ-2024

    • Author(s)
      岸野紘大, 若宮健, 井戸川直人, 岡田泰和.
    • Organizer
      日本生態学会第71回大会(ポスター発表, 横浜)
  • [Presentation] ハチジョウノコギリクワガタは何者なのか?-ゲノム生態学的手法によるアプローチ-2024

    • Author(s)
      岸野紘大, 若宮健, 井戸川直人, 岡田泰和.
    • Organizer
      第68回日本応用動物昆虫学会大会合同大会.(ポスター発表,仙台)
  • [Presentation] カブトムシの角発達を引き起こすインスリン様ペプチド(ILP)の探索2024

    • Author(s)
      荻陽菜子,岸野紘大, 岡田泰和
    • Organizer
      日本進化学会第25回大会(ポスター発表, 沖縄)
  • [Presentation] カブトムシの角発達を引き起こすインスリン様ペプチド(ILP)の探索2023

    • Author(s)
      荻陽菜子,岸野紘大, 岡田泰和
    • Organizer
      日本進化学会第25回大会(ポスター発表, 沖縄)
  • [Remarks] Yasukazu Okada Research Website

    • URL

      https://purpleandorange.jimdofree.com/

URL: 

Published: 2024-12-25  

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