擬態斑紋の進化プロセスの解明

• 研究課題/領域番号: 19H01004
• 研究種目: 基盤研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 新美 輝幸 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 教授 (00293712)
• 研究分担者: 安藤 俊哉 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (10709744) ; 中村 太郎 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 助教 (80548834)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 45,240千円 (直接経費: 34,800千円、間接経費: 10,440千円); 2022年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円); 2021年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円); 2020年度: 11,050千円 (直接経費: 8,500千円、間接経費: 2,550千円); 2019年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
• キーワード: テントウムシ / 擬態斑紋 / 斑紋プレパターン遺伝子

研究開始時の研究の概要

本研究では、系統的に遠い関係にあるにも関わらず、類似した擬態斑紋が形成されるメカニズムを解明するため、テントウムシに関連した擬態斑紋に着目する。申請者が世界に先駆けてナミテントウにおいて同定した翅全体の斑紋パターンを決定する転写因子をコードする遺伝子（斑紋プレパターン遺伝子）に焦点を絞り、材料に用いる昆虫の利点や申請者がこれまでに確立した遺伝子機能解析法を活かし、次世代シーケンサーなどの最新技術を駆使して、擬態斑紋がもたらされた進化プロセスの理解を目指す。

研究成果の概要

本研究は、系統的に遠い関係にあるにも関わらず、類似した擬態斑紋が形成されるメカニズムを解明するため、テントウムシに関連した擬態斑紋に着目し、材料に用いる昆虫の利点や研究代表者らがこれまでに確立した遺伝子機能解析法を活かし、次世代シーケンサーなどの最新技術を駆使して、擬態斑紋がもたらされた進化プロセスの理解を目指した。その結果、ヘリグロテントウノミハムシのドラフトゲノム解読に成功した。さらに、ヘリグロテントウノミハムシの斑紋形成において重要な役割を果たす遺伝子を複数同定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

テントウムシの赤色と黒色からなる目立つ斑紋は、苦くて食べられないことを捕食者にアピールする警告色であることが知られています。テントウムシを好んで捕食する天敵は多くないため、テントウムシに擬態して捕食を免れる昆虫が数多くいます。チョウの擬態の分子メカニズムはよく研究されていますが、テントウムシに関連した擬態の分子メカニズムは全く不明です。本研究では、テントウムシとは遠い系統関係にあるヘリグロテントウノミハムシにおいて、ゲノム情報の解読、および斑紋形成において重要な役割を果たす遺伝子の同定に成功しました。