| 研究課題/領域番号 |
19K06791
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45020:進化生物学関連
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| 研究機関 | 東京都立大学 |
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研究代表者 |
新津 修平 東京都立大学, 理学研究科, 客員研究員 (70446524)
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| 研究分担者 |
杉本 貴史 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 契約研究員 (20726707)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2023-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2019年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
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| キーワード | チョウ目昆虫 / 翅の退化 / 性的二型 / 進化的制約 / プログラム細胞死 / アポトーシス / 翅退縮 / 発生拘束 / フチグロトゲエダシャク / 次世代シーケンサー / 遺伝子発現解析 / 翅原基形成過程 / スクリーニング / チョウ目 / フユシャクガ / 遺伝子発現 / 分子メカニズム / 翅原基 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
チョウ目昆虫では、メスのみで翅を退化させる進化が広範囲に観察されている。そのような種でも、発生の過程で蛹期に一旦“小さい翅”が形成され、その翅を変態時に退縮させている。我々は、この“小さい翅”が、進化の際に、発生システムが持つ拘束と制約によって維持されたと考えた。
本研究課題では、フチグロトゲエダシャクをメス特異的翅退縮のモデル昆虫とし、“小さい翅”が形成されてすぐに退縮する要因について、形態観察および実験発生学的解析を通じて解明を試みる。また、網羅的な発現遺伝子解析を通じ、翅形質の退縮に関わる候補遺伝子を絞り込み、発生拘束による進化的制約をもたらす要因解明に向けた研究基盤を構築する。
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| 研究成果の概要 |
チョウ目昆虫では進化の過程で二次的に翅を退化・消失させている種も少なくない。しかしながら、変態の過程でどのようにして翅を消失させるかについての詳細は細胞・分子レベルで分かっていなかった。
本研究により、翅の退化には様々な段階群がり、プログラム細胞死のパターンに一定の規則性があることが示された。分子発生学的な研究からは、プログラム細胞死に関わる遺伝子が、蛹翅原基の分化のごく初期にメス特異的な働きを有することが示唆された。更に次世代シーケンサーを用い、翅退縮に重要な影響を与えるステージの推測を行ったところ、翅退縮が生じる時間帯においてメス特異的に多くの遺伝子の発現が抑制されていることが示された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
翅の退化は主にメス特異的に生じる。その退行段階には、無翅、痕跡翅、短翅などのパターンがあるものの、翅退縮には一旦蛹期まで有翅のオスと同様に翅を発達させた後にプログラム細胞死により翅原基が退縮するという共通する偏向的な発生過程を経ることが分かった。このことは進化の過程で祖先型の有翅から短翅・無翅型へどのように退行的な進化が生じたかを推測する手掛かりが得られた。また本研究ではチョウ目昆虫としては初めて遺伝子発現パターンについて分子発生学的な手法を用いて研究に取り組んだ。これらの研究成果は、昆虫の二次的な翅の退化についての進化を理解する上でも重要な知見である。
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