カイコを用いた異型精子形成における分子機構の解明

• Project/Area Number: 17J05973
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Insect science
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 酒井 弘貴 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2019: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2018: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: カイコ / 無核精子 / 有核精子 / Sex-lethal / 異型精子 / 蚕

Outline of Annual Research Achievements

ガやチョウの仲間である鱗翅目昆虫は、卵と受精する有核精子と、発生の過程で核が脱け落ちる無核精子を形成する。本研究は、鱗翅目昆虫の一種であるカイコを用いて、無核精子の形成に関わる遺伝子を明らかにすることを目的としている。本年度は、前年度までの研究成果を中心にまとめた論文が、国際的に評価が高いProceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America (PNAS)誌 に掲載された。本論文では、カイコSex-lethalホモログ (Bm-Sxl) が無核精子の発生に不可欠であることと、無核精子が雌の内部生殖器内における有核精子の移動に必須であることを報告した。また本研究に関連して、私が撮影したBm-Sxl変異体カイコの写真が、PNAS誌の116巻21号の表紙として取り上げられた。
さらに、正常な無核精子が形成できないBm-Sxl変異体を効率的に継代するために、優性マーカーを用いることで無核精子が機能不全の変異体を効率的に系代する新しい方法を開発した。具体的には、１）まずメスにホモ接合型の優性マーカーを持つオスを３０分間交尾させ、2）次に同一のメスに無核精子が機能不全のBm-Sxl変異体のオスを３時間交配させる。3）そして、孵化させた子孫の中から、優性マーカーの有無でBm-Sxl変異体のオス由来の子孫をスクリーニングする。この方法では、優性マーカーを持たない個体がBm-Sxl変異体のオス由来の子孫であると考えられる。この方法を用いることで、正常な無核精子が形成できないBm-Sxl変異体を効率的に継代することができるようになった。本研究をまとめた論文は、Journal of Insect Biotechnology and Sericology誌に受理された。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Double-copulated introduction of ejaculate with dominant larval phenotype to maintain Bombyx mori mutant with dysfunctional apyrene sperm (2020)
  • Author(s): Sakai H, Konagaya T, Takemura Y, Sahara K, Niimi T
  • Journal Title: Journal of Insect Biotechnology & Sericology Volume: -
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Dimorphic sperm formation by Sex-lethal (2019)
  • Author(s): Sakai H, Oshima H, Yuri K, Gotoh H, Daimon T, Yaginuma T, Sahara K, Niimi T.
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America Volume: 116 Issue: 21 Pages: 10412-10417
  • DOI: 10.1073/pnas.1820101116
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 無核精子の形成に関与する遺伝子の特定 (2019)
  • Author(s): 酒井弘貴, 新美輝幸
  • Journal Title: 昆虫DNA研究会ニュースレター Volume: 31 Pages: 16-18
  • NAID: 40022035175
• [Presentation] 無核精子の形成に関与する遺伝子の特定 (2019)
  • Author(s): 酒井弘貴, 新美輝幸
  • Organizer: 昆虫DNA研究会第16回研究集会
• [Presentation] カイコSxl遺伝子は無核精子形成に必須である (2018)
  • Author(s): 酒井弘貴, 大島宏之, 由利昂大, 後藤寛貴, 大門高明, 柳沼利信, 佐原健, 新美輝幸
  • Organizer: 平成30年度 蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
• [Presentation] TALENを用いたBm-Sxl遺伝子の機能解析 (2017)
  • Author(s): 酒井弘貴, 新美輝幸
  • Organizer: 第3回蚕糸・昆虫機能利用関東地区学術講演会
• [Presentation] カイコSex-lethalホモログは、異型精子の一種である無核精子の形成に必須である (2017)
  • Author(s): 酒井弘貴, 大島宏之, 由利昂大, 後藤寛貴, 大門高明, 柳沼利信, 佐原健, 新美輝幸
  • Organizer: 2017年度 生命科学系学会合同年次大会
• [Remarks] カイコの「核を持たない精子」の形成に関わる遺伝子の特定に成功
  • URL: https://www.nibb.ac.jp/press/2019/04/30.html
• [Remarks] An important function of non-nucleated sperm
  • URL: https://www.nibb.ac.jp/en/press/2019/04/30.html
• [Remarks] 核を持たない精子とは？ カイコの無核精子の形成に関わる遺伝子を特定
  • URL: https://academist-cf.com/journal/?p=11801
• [Remarks] Sex-lethalによる精子二型の形成 (日本語抄訳)
  • URL: https://www.usaco.co.jp/article/detail.html?itemid=1010&dispmid=610