染色体のパッケージングによるカイコとクワコの形質差に関与する遺伝子のトラッピング

• Project/Area Number: 20H03000
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 39050:Insect science-related
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 伴野 豊 九州大学, 農学研究院, 教授 (50192711)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 金児 雄 弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (90633610)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2021)
• Budget Amount: ¥16,120,000 (Direct Cost: ¥12,400,000、Indirect Cost: ¥3,720,000); Fiscal Year 2022: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2021: ¥5,330,000 (Direct Cost: ¥4,100,000、Indirect Cost: ¥1,230,000); Fiscal Year 2020: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
• Keywords: カイコ / クワコ / 染色体置換 / コンソミック系統 / 家畜化 / 染色体置換系統 / 遺伝子

Outline of Research at the Start

カイコは野外には生息しない稀な家畜化された昆虫である。祖先種は野生昆虫のクワコで、日本や中国に生息する。しかし、クワコは飼育が困難で養蚕には向かない。人類はこのクワコをどのようにして家畜化してきたのであろうか。根本的には遺伝子変化に起因することは明らかであるが、大進化と呼ばれるような大きな変異が存在したのか、あるいは多数の遺伝子変異が集積した結果なのかは不明である。本研究ではこの点を追究する。

Outline of Annual Research Achievements

本研究は染色体置換系統（コンソミック系統）の育成が根本となる。この育成に関しては別の研究経費で進めてきた系統群（セミコンソミック系統）が有効に利用できる。そこで、本年度はそれらの系統群を用いて実験系統の育成を進めた。クワコの常染色体２６本に対するコンソミック系統（クワコの対象となる相同染色体２本以外はカイコの染色体に置換された系統）の育成が最終目標であるが、本年は育成の方法が妥当であるか、４本の染色体を先行させて行なった（第２、１７、２３、２４染色体）。各染色体毎に５つの分子マーカーで選抜を行なった。約300ペアの交配を行い選抜したが、目的のペアがほぼ確率的な割合で得られた。育成が正しく行えているかを最も先行して育成できた第２染色体に関して評価を行った。その結果、一部の領域にはカイコ染色体が含まれていることが判明した。育成過程で、PCR増副産物の電気泳動結果による判定の誤認が原因と推定された。実は、事前にこのようなミスを想定し、サブラインを残していたので次年度には再育成が短期間で可能である。残る２２染色体についても育成は予定通り進行し、次年度以降、順次育成が終了する予定である。育成途中においてもカイコとクワコの間で見られる可視的な形質、発育、成長、分化についてその遺伝性について経過観察したが、セミコンソミック系統で判明していた結果と同様で新規な発見には至らなかった。なお、本実験の基礎系統となるセミコンソミック系統に関して、育成過程と形質特性に関する結果をまとめた論文を公表する準備を進めた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

目標とした系統作成が順調に進んでいる。計画段階では、育成規模を多くする必要が生じないかと心配もあったが、育成方針は妥当であると判断できた。育成過程で問題が生じた場合の対処案の想定も有効に利用できると判断される。

Strategy for Future Research Activity

育成が進んだ系統４系統については、分子マーカーに加えて、ゲノムシーケンス解析からその評価を行う。残る２２系統についてはその半数を２年度で完成させる。育成系統の評価も先行する４系統に準じて行う。可視形質については、育成過程においても調査を進めるが、コンソミック化がDNAレベルで確認できた系統については、カイコのp50系統をレファレンスとしてより詳細な形質評価を予定している。第一段階としては、カイコとクワコの間で見られる可視的な形質、発育、成長、分化を中心に評価する。第２段階としては生理、生化学形質について評価する。研究進展の状況によっては、ゲノム情報から予想される２種間の形質差についてはRNA解析による比較研究も併せて行う予定である。本研究の実験に用いるカイコ系統はp50、クワコは坂戸系統が主材料であるが、使用するカイコ系統やクワコ系統(採集地域)を変えることで効率的に実験が進むことも予想されるので、それらについても考慮して実験を進める。