共生細菌が引き起こす昆虫の性特異的致死現象の機構解明

• Project/Area Number: 13J10329
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Applied entomology
• Research Institution: University of Toyama
• Principal Investigator: 杉本 貴史 富山大学, 理学部, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,190,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2013: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ボルバキア / オス殺し / 生殖操作 / アズキノメイガ / 細胞内共生 / 遺伝子量補償 / 性決定 / 遺伝的オスのメス化 / 共生細菌

Outline of Annual Research Achievements

申請者は昨年度までに、共生細菌ボルバキアによるオス殺しが、宿主の性転換の誘導を伴って起こること、その際に、致死オスにおいて遺伝子量補償に異常が生じていることを明らかにした。今年度は、カイコガにおけるオス化遺伝子masculinizerのホモログOsmascの全長配列を決定し、アワノメイガ培養細胞を用いて機能解析を行った結果、Osmascがオス型Ofdsx発現を誘導することが確認された。この結果から、Osmascがアズキノメイガのオス化を誘導する性決定遺伝子であることが確認された。これはチョウ目昆虫で２例目の報告となる。
次に、オス型Ofdsxの発現が誘導された培養細胞にボルバキアを感染させた結果、オス型Ofdsx発現が失われ、メス型Ofdsxのみが確認された。この培養細胞から抗生物質処理によってボルバキアを除去したところ、再びオス型Ofdsx発現が観察された。この研究により、培養細胞上において、ボルバキア感染操作を通じて生殖操作の有無を自在に操れる実験系の確立に成功した。
生殖操作因子が持つ多様性の調査や、生殖操作因子の獲得要因を推測するための実験系構築を目的として、新規に獲得したボルバキア非感染の性比異常アズキノメイガ系統（SRw-系統）の生殖操作についての解析を行った。まず、SRw-系統の体内細菌叢の網羅的解析を通じて、性比異常現象は細菌以外の要因によって引き起こされていることを示した。さらに検証を進めた結果、細菌以外の要因によって生殖操作が引きおおこされるSRw-系統で、ボルバキア感染母系と全く同じ、遺伝的オスのメス化を内包し、遺伝子量補償の異常を伴ったオス殺しが起こっていることが明らかになった。
これらの結果が示すように、昆虫の生殖操作と、その生殖操作要因の詳細な解析にむけた、研究基盤の構築が進展した。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A short, high-temperature treatment of host larvae to analyze Wolbachia-host interactions in the moth Ostrinia scapulalis (2015)
  • Author(s): Takafumi N. Sugimoto, Takumi Kayukawa, Takashi Matsuo, Tsutomu Tsuchida, Yukio Ishikawa
  • Journal Title: Journal of Insect Physiology Volume: 81 Pages: 48-51
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2015.06.016
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Misdirection of dosage compensation underlies bidirectional sex-specific death in Wolbachia-infected Ostrinia scapulalis. (2015)
  • Author(s): T.N.Sugimoto, T.Kayukawa, T.Shinoda, Y.Ishikawa, T.Tsuchida
  • Journal Title: Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume: 66 Pages: 72-76
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2015.10.001
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Simple electroporation device for gene functional analyses in insects. (2015)
  • Author(s): T.N.Sugimoto, T.Tsuchida
  • Journal Title: Applied Entomology and Zoology Volume: 未定 Issue: 2 Pages: 271-275
  • DOI: 10.1007/s13355-014-0315-6
  • Peer Reviewed
• [Presentation] アズキノメイガにおけるボルバキアによらない性比異常現象の解析 (2016)
  • Author(s): 杉本貴史、藤次一嘉、長峯啓佑、土`田努、石川幸男
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会
  • Place of Presentation: 大阪府堺市（大阪府立大学）
  • Year and Date: 2016-03-26
• [Presentation] ボルバキアに起因するアズキノメイガの性特異的致死には遺伝子量補償の異常が関与する (2015)
  • Author(s): 杉本貴史、粥川琢已、篠田徹郎、石川幸男、土`田努
  • Organizer: シンポジウム『共生微生物利用の今と未来』
  • Place of Presentation: 富山県富山市（富山大学）
  • Year and Date: 2015-11-25
• [Presentation] アズキノメイガの性特異的致死現象には遺伝子量補償の異常が関与している (2015)
  • Author(s): 杉本貴史、土'田努、粥川琢巳、篠田徹郎、石川幸男
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会 第59 回大会
  • Place of Presentation: 山形県、山形市
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 遺伝子発現操作によるアブラムシの分子機能解析 (2014)
  • Author(s): 杉本貴史、松澤宏朗、土'田努
  • Organizer: 日本アブラムシ研究会 第4回研究集会
  • Place of Presentation: 愛知県、岡崎市
  • Year and Date: 2014-08-08 – 2014-08-09
• [Presentation] Microbial symbiont takes over the sex determination systems of the host (2014)
  • Author(s): T.N. Sugimoto, Y. Ishikawa, T. Tsuchida
  • Organizer: The 8th International Wolbachia Conference
  • Place of Presentation: オーストリア、インスブルック市
  • Year and Date: 2014-06-06 – 2014-06-11
• [Presentation] 鱗翅目昆虫には、本当に遺伝子量補償は存在しないか? (2014)
  • Author(s): 杉本貴史
  • Organizer: 日本応用動物昆虫学会
  • Place of Presentation: 高知大学朝倉キャンパス
  • Year and Date: 2014-03-28