トンボにおける色覚・体色進化の分子基盤の解明

• 研究課題/領域番号: 18H02491
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分45020:進化生物学関連
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 二橋 亮 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50549889)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 交付 (2022年度)
• 配分額: 17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円); 2022年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2021年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2020年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2019年度: 3,380千円 (直接経費: 2,600千円、間接経費: 780千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: トンボ / 色覚 / 体色形成

研究実績の概要

トンボは、基本的に視覚で相手を認識するため、体色や斑紋に著しい多様性が見られる。申請者らは、色覚に関わるオプシン遺伝子がトンボで極端に多様化していること、オプシン遺伝子の発現は幼虫と成虫で大きく異なることを見出した。また、アカトンボの体色変化は色素の酸化還元反応が原因であること、シオカラトンボの体色変化はUV反射Waxの産生によることを発見した。これらの知見により「トンボの幼虫と成虫で色覚はどのように変化するのだろうか？」「トンボの体色変化には、どのような遺伝子が関与するのだろうか？」などの素朴な疑問が浮かび上がった。これらの疑問の解明に向けて、申請者らはトンボの遺伝子機能解析系と実験室内飼育系を確立することに成功した。本研究課題では、申請者らが構築した一連の実験系を用いてトンボの色覚と体色形成の分子基盤を深いレベルで解明することを目指す。2022年度は、成虫の体色形成に関わる遺伝子のうち、メラニン合成経路に関与する遺伝子群に関してトンボと他の昆虫の対応関係を整理し、筆頭責任著者として論文発表を行うことができた。また、トンボを中心とした昆虫の性分化に関するこれまでの知見を整理して総説を発表した。また、昆虫の体色について日本語で整理し、「動物の体色がわかる図鑑（グラフィック社）」を共著で刊行することができた。さらに、前年度に引き続き、色素合成や模様特異的に発現する遺伝子の機能解析を行い、体色に関わる新規遺伝子を複数同定することに成功した。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

体色に関わる遺伝子の探索および機能解析は順調に進んでおり、トンボのメラニン合成酵素や性分化に関して論文発表を行うことができた。なお、一部のサンプルは、入手が難しいものがあったため、研究期間の延長を行って対応している。

今後の研究の推進方策

これまでに体色と関連がみられた遺伝子を多数同定することに成功したため、RNAiによる機能解析およびRNAi後のRNAseq解析によって引き続き色素合成やパターン形成に関わる遺伝子の解明を進めていきたい。

研究成果

• [雑誌論文] Diversity of Palaearctic Dragonflies and Damselflies (Odonata) (2022)
  • 著者名/発表者名: Kalkman Vincent J.、Boudot Jean-Pierre、Futahashi Ryo、Abbott John C.、Bota-Sierra Cornelio A.、Guralnick Robert、Bybee Seth M.、Ware Jessica、Belitz Michael W.
  • 雑誌名: Diversity 巻: 14 号: 11 ページ: 966-966
  • DOI: 10.3390/d14110966
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Description of larva of Anax ephippiger (Burmeister,1839) from Japan, including changes and developments in external morphology (Odonata: Aeshnidae). (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto A., Kotabe A., Takuma Y., Kawashima I., Okude G., Futahashi R.
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 28-37
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genetic similarity between Paracercion sieboldii and P. v-nigrum, with special reference to the population of Tsushima Island (Zygoptera: Coenagrionidae). (2022)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto A., Cho S., Futahashi R.
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 21-27
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diversity of melanin synthesis genes in insects (2022)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo、Koshikawa Shigeyuki、Okude Genta、Osanai-Futahashi Mizuko
  • 雑誌名: Advances in Insect Physiology 巻: 62 ページ: 339-376
  • DOI: 10.1016/bs.aiip.2022.03.003
  • ISBN: 9780323999762
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sexual Differentiation in Dragonflies and Damselflies (2022)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Spectrum of Sex 巻: 1 ページ: 13-35
  • DOI: 10.1007/978-981-19-5359-0_2
  • ISBN: 9789811953583, 9789811953590
  • 査読あり
• [雑誌論文] Transcriptomic insights into Odonata ecology and evolution (2022)
  • 著者名/発表者名: Bybee Seth M.、Futahashi Ryo、Renoult Julien P.、Sharkey Camilla、Simon Sabrina、Suvorov Anton、Wellenreuther Maren
  • 雑誌名: Dragonflies and damselflies: Model Organisms in Ecological and Evolutionary Research, Second edition 巻: 1 ページ: 21-36
  • DOI: 10.1093/oso/9780192898623.003.0003
  • ISBN: 0192898620, 9780192898623, 9780191924903
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 栃木県で得られたニホンカワトンボの橙色翅型と無色翅型の中間型 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深谷航・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 64 ページ: 21-23
  • 査読あり
• [雑誌論文] 神奈川県におけるアサヒナカワトンボ♂の褐色翅個体の記録 (2022)
  • 著者名/発表者名: 川島逸郎・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 64 ページ: 24-24
  • 査読あり
• [雑誌論文] 岡山県から発見されたアサヒナカワトンボの褐色翅個体 (2022)
  • 著者名/発表者名: 脇本浩・守安敦・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 64 ページ: 25-26
  • 査読あり
• [雑誌論文] シオカラトンボ属の黒化異常個体 (2022)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 64 ページ: 27-32
  • 査読あり
• [雑誌論文] 国内2 例目のオオイトトンボとムスジイトトンボの種間雑種を茨城県石岡市で採集 (2022)
  • 著者名/発表者名: 森田倫太郎・渡邊貴弘・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 44-46
  • 査読あり
• [雑誌論文] キトンボの淡翅色個体の記録 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中田達哉・二橋亮・堀繁久
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 47-48
  • 査読あり
• [雑誌論文] 埼玉県におけるカワトンボ属の分布調査 (2022)
  • 著者名/発表者名: 深谷航・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 58-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] 富山県からオゼイトトンボを初記録 (2022)
  • 著者名/発表者名: 中田達哉・澤田研太・新堀修・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 65 ページ: 75-77
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2021年の昆虫界をふりかえって トンボ界 (2022)
  • 著者名/発表者名: 笹本彰彦・二橋亮
  • 雑誌名: 月刊むし 巻: 615 ページ: 40-49
• [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying metamorphosis in the most-ancestral winged insect (2022)
  • 著者名/発表者名: Okude Genta、Moriyama Minoru、Kawahara-Miki Ryouka、Yajima Shunsuke、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 号: 9
  • DOI: 10.1073/pnas.2114773119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Wolbachia-driven selective sweep in a range expanding insect species (2021)
  • 著者名/発表者名: Deng Junchen、Assandri Giacomo、Chauhan Pallavi、Futahashi Ryo、Galimberti Andrea、Hansson Bengt、Lancaster Lesley T.、Takahashi Yuma、Svensson Erik I.、Duplouy Anne
  • 雑誌名: BMC Ecology and Evolution 巻: 21 号: 1 ページ: 181-181
  • DOI: 10.1186/s12862-021-01906-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Mutations in a β-group of solute carrier gene are responsible for egg and eye coloration of the brown egg 4 (b-4) mutant in the silkworm, Bombyx mori (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomihara Kenta、Satta Katsuya、Matsuzaki Shohei、Yoshitake Kazutoshi、Yamamoto Kimiko、Uchiyama Hironobu、Yajima Shunsuke、Futahashi Ryo、Katsuma Susumu、Osanai-Futahashi Mizuko、Kiuchi Takashi
  • 雑誌名: Insect Biochemistry and Molecular Biology 巻: 137 ページ: 103624-103624
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2021.103624
  • 査読あり
• [雑誌論文] The effect of the doublesex gene in body colour masculinization of the damselfly Ischnura senegalensis (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Michihiko、Okude Genta、Futahashi Ryo、Takahashi Yuma、Kawata Masakado
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 17 号: 6 ページ: 20200761-20200761
  • DOI: 10.1098/rsbl.2020.0761
  • 査読あり
• [雑誌論文] 北大東島におけるリュウキュウカトリヤンマの記録 (2021)
  • 著者名/発表者名: 岡崎幹人・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 63 ページ: 91-92
  • 査読あり
• [雑誌論文] ホメオシスと推定されるスジボソギンヤンマの記録 (2021)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 63 ページ: 61-62
  • 査読あり
• [雑誌論文] 2020年に八重山諸島で採集した種間雑種2例 (2021)
  • 著者名/発表者名: 古田部聖・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 63 ページ: 51-54
  • NAID: 40022613380
  • 査読あり
• [雑誌論文] Pigments in Insects (2021)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo、Osanai-Futahashi Mizuko
  • 雑誌名: Pigments, Pigment Cells, and Pigment Patterns 巻: 1 ページ: 3-43
  • DOI: 10.1007/978-981-16-1490-3_1
  • ISBN: 9789811614897, 9789811614903
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comprehensive comparative morphology and developmental staging of final instar larvae toward metamorphosis in the insect order Odonata (2021)
  • 著者名/発表者名: Okude Genta、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 号: 1 ページ: 5164-5164
  • DOI: 10.1038/s41598-021-84639-2
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Electroporation-mediated RNA Interference Method in Odonata (2021)
  • 著者名/発表者名: Okude Genta、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Journal of Visualized Experiments 巻: 168 号: 168 ページ: 1-20
  • DOI: 10.3791/61952
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Pigmentation and color pattern diversity in Odonata (2021)
  • 著者名/発表者名: Okude Genta、Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Current Opinion in Genetics & Development 巻: 69 ページ: 14-20
  • DOI: 10.1016/j.gde.2020.12.014
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 札幌市で記録されたタイリクアキアカネの検証 (2021)
  • 著者名/発表者名: 横山透・二橋亮
  • 雑誌名: 北海道トンボ研究会報 巻: 32 ページ: 11-12
• [雑誌論文] Diversity of UV Reflection Patterns in Odonata (2020)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Frontiers in Ecology and Evolution 巻: 8 ページ: 201-201
  • DOI: 10.3389/fevo.2020.00201
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Interspecific hybrid between Paracercion sieboldii and P. melanotum from Japan (Odonata: Coenagrionidae) (2020)
  • 著者名/発表者名: Okude Genta、Futahashi Ryo
  • 雑誌名: Notulae odonatologicae 巻: 9 ページ: 204-208
  • 査読あり
• [雑誌論文] 富山県からヒメギンヤンマを初記録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 二橋弘之・二橋征史・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 62 ページ: 131-132
  • 査読あり
• [雑誌論文] 国内2例目のチョウセンエゾトンボ名義タイプ亜種を長野県から記録 (2020)
  • 著者名/発表者名: 笹本彰彦・斎藤清・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 62 ページ: 123-125
  • NAID: 40022273211
• [雑誌論文] 石垣島産ナンヨウベッコウトンボのDNA 解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 奥出絃太・渡辺賢一・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 62 ページ: 106-108
  • NAID: 40022273384
• [雑誌論文] 高知県でマイコアカネとマユタテアカネの種間雑種を採集 (2020)
  • 著者名/発表者名: 杉村光俊・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 62 ページ: 104-105
• [雑誌論文] Interspecific crossing between blue-tailed damselflies Ischnura elegans and I. senegalensis in the laboratory. (2020)
  • 著者名/発表者名: Okude G., Fukatsu T., Futahashi R.
  • 雑誌名: Entomological Science 巻: 23 号: 2 ページ: 165-172
  • DOI: 10.1111/ens.12408
  • 査読あり
• [雑誌論文] トンボの体色変化と環境適応 ユニークな方法で色を変えるトンボたち (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: どうぶつと動物園 巻: 71 ページ: 24-28
• [雑誌論文] 新潟県で採集された翅の一部が白濁したニホンカワトンボ (2019)
  • 著者名/発表者名: 玉田明洋・奥出絃太・二橋亮
  • 雑誌名: Tombo 巻: 61 ページ: 41-43
  • NAID: 40022002622
  • 査読あり
• [雑誌論文] 千葉県におけるナツアカネの黒化個体の記録 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮・松木和雄
  • 雑誌名: Tombo 巻: 61 ページ: 46-47
  • 査読あり
• [雑誌論文] トンボから発見された紫外線反射ワックス (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: OPTRONICS 巻: 451 ページ: 195-199
• [雑誌論文] ワックスによるトンボの体色変化と性分化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: 現代化学 巻: 581 ページ: 48-52
  • NAID: 40021942010
• [雑誌論文] トンボ由来の新規紫外線反射物質 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 雑誌名: プラスチック 巻: 70 ページ: 79-83
• [雑誌論文] Revision of the status of Anaciaeschna donaldi and A. martini, with allied species, and distributional notes (Odonata: Aeshnidae). (2019)
  • 著者名/発表者名: Conniff K., Sasamoto A., Futahashi R., Singh Limbu M.
  • 雑誌名: Odonatologica 巻: 48 ページ: 265-284
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Discovery of a third species of the genus Noguchiphaea Asahina, 1976 - Noguchiphaea laotica sp. n. from Laos (Odonata: Calopterygidae) (2019)
  • 著者名/発表者名: Sasamoto A., Yokoi N., Souphanthong V., Phan Q. T., Futahashi R.
  • 雑誌名: International Journal of Odonatology 巻: 22 号: 1 ページ: 59-71
  • DOI: 10.1080/13887890.2019.1570875
  • 査読あり / 国際共著
• [学会発表] トンボの不思議を追いかけて (2022)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 日本動物学会第93回大会（招待講演）
  • 招待講演
• [学会発表] トンボの色ができるメカニズムについて (2022)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 日本トンボ学会2022年大会
• [学会発表] Molecular mechanisms underlying color formation in dragonflies and damselflies (2021)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo
  • 学会等名: The 93rd Annual Meeting of the Genetics Society of Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 日本のトンボの分類と分布に関する最近の知見 (2021)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 日本トンボ学会2021年大会
  • 招待講演
• [学会発表] Body color changes and environmental adaptation in dragonflies. (2020)
  • 著者名/発表者名: Futahashi Ryo
  • 学会等名: The 43th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 日本国内におけるトンボの種間雑種の記録と遺伝子解析の最新の知見 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 日本トンボ学会2019年大会
  • 招待講演
• [学会発表] トンボの体色形成と紫外線反射メカニズム (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 分子系の複合電子機能第181委員会・第33回研究会「生物模倣と材料科学」
  • 招待講演
• [学会発表] 好きだからもっと知りたい トンボの不思議 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: サイエンス・スクエアつくば
  • 招待講演
• [学会発表] トンボの体色多型と性分化 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 日本動物学会第90回大阪大会
• [学会発表] トンボで幅広く見られる性スペクトラムの分子基盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 二橋亮
  • 学会等名: 「先進ゲノム支援」拡大班会議
• [図書] 動物の体色がわかる図鑑 (2022)
  • 著者名/発表者名: 秋山 豊子、池田 譲、伊藤 祥輔、合田 真、近藤 滋、四宮 愛、高橋 明義、橋本 寿史、廣部 知久、福澤 利彦、二橋 美瑞子、二橋 亮、持田 浩治、森本 元、吉岡 伸也、若松 一雅
  • 総ページ数: 324
  • 出版者: グラフィック社
  • ISBN: 9784766136272
• [図書] 日本のトンボ 改訂版 (2021)
  • 著者名/発表者名: 尾園 暁、川島逸郎、二橋 亮
  • 総ページ数: 532
  • 出版者: 文一総合出版
  • ISBN: 9784829984086
• [図書] Pigments, Pigment Cells, and Pigment Patterns (2021)
  • 著者名/発表者名: Hisashi Hashimoto, Makoto Goda, Ryo Futuhashi, Robert N. Kelsh, Toyoko Akiyama
  • 総ページ数: 472
  • 出版者: Springer Nature Singapore Pte Ltd
  • ISBN: 9789811614903
• [図書] このゆびとまれ！あかとんぼ (2021)
  • 著者名/発表者名: 飯村茂樹・二橋亮
  • 総ページ数: 27
  • 出版者: チャイルド本社
  • ISBN: 9784805452011
• [図書] とんぼって かっこいい！ (2019)
  • 著者名/発表者名: 尾園暁・二橋亮
  • 総ページ数: 27
  • 出版者: チャイルド本社
  • ISBN: 9784805448755
• [備考] 個人Webページ
  • URL: https://sites.google.com/site/ryofutahashi/japanese
• [備考] 個人Webページ
  • URL: https://sites.google.com/site/ryofutahashi/home/japanese