社会性昆虫の協力と侵略の分子的基盤の解明：フタモンアシナガバチをモデル生物として

研究課題

研究課題/領域番号	23K05256
研究種目	基盤研究(C)
配分区分	基金
応募区分	一般
審査区分	小区分39050:昆虫科学関連
研究機関	岐阜大学
研究代表者	土田浩治岐阜大学, 応用生物科学部, 教授 (00252122)
研究分担者	岡本朋子岐阜大学, 応用生物科学部, 准教授 (50588150)
研究期間 (年度)	2023-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス	交付 (2023年度)
配分額 *注記	4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円) 2025年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円) 2024年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円) 2023年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
キーワード	マイクロサテライト / フタモンアシナガバチ / 侵入個体群 / 在来個体群 / RNA-seq / 遺伝子発現 / 外来種 / 社会性昆虫 / 繁殖分業 / 遺伝子重複
研究開始時の研究の概要	フタモンアシナガバチの、カスト間の遺伝子発現の違いと、侵入に伴う遺伝子の変化を以下の３項目について次世代シークエンサーで分析する。また、侵入個体群の体表炭化水素の変化をGC/MSで分析する。（１）ワーカー産卵に伴う遺伝子発現を女王の遺伝子発現と比較して、カスト間の遺伝子発現量の差をRNA-シークエンスで解析し、産卵行動と関連する遺伝子の発現量の変化を明らかにする。（２）ニュージーランド侵入に伴う遺伝子の変化をRAD-シークエンスを行って外れ値を示す領域を明らかにする。（３）その領域を他のPolistes属で発表されているゲノム情報をリフェレンスゲノムとして使用し、機能解析を行う。
研究実績の概要	フタモンアシナガバチのニュージーランド、オーストラリア、韓国、日本から採集した個体1233個体について、マイクロサテライト12遺伝子座のマルチプレックスによる遺伝子型の決定を行った。それに基づいて、集団遺伝構造の解析を行った。日本国内の個体群は、九州、奈良、石川、山形・北海道の4地域に特徴的な個体群が認められ、その他の地域はこれら４地域のいずれかが混合したような形をしていた。個体群間のFstによる無根系統樹からは、日本の九州地方、北海道と山形が近傍に位置し、これらの地域からの侵入したことが示唆された。また、九州地方が北海道と山形のサンプルと類似していたのは、九州地方の個体が過去にこれらの地域に分散した可能性が示唆された。これらのことは、九州地方の個体は国内に広く分散しやすい形質を本来から持っており、それがオセアニア地方への分散に貢献した可能性を示唆していた。 RNA-seq用のサンプルを採集した。女王が存在した8コロニーから女王とワーカーを回収し、頭部と腹部をRNAlaterで固定し、-20℃で保存した。胸部はDNAサンプルとしてアルコールで保存した。
現在までの達成度 (区分)	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マイクロサテライトの分析から、日本の在来個体群間に十分な遺伝的な変異が存在し、大きく4系統（九州、奈良、石川、山形・北海道）に分かれた。特に、山形・北海道の遺伝子型が九州に近いものを示したことは驚きであり、過去に九州地方からこれらの地域に移動分散した可能性を示唆していた。また、無根系統樹では山形・北海道がオーストラリアやニュージーランドに近い遺伝子型をしていた。これらのことから、侵入に伴う遺伝子の変化を探るには、単純な日本と侵入先であるオセアニアの個体を比較するより、日本国内での比較（九州 vs 奈良・石川；九州 vs 山形・北海道）と国間の比較（九州 vs ニュージーランド；九州 vs オーストラリア）を行う必要がある事が示唆された。当初の予定では全ゲノムシークエンスを視野に入れて比較する予定であったが、効率的に仕事を進めるために近縁種であるPolistes dominulaの情報を用いたリシークエンスを行うことを考えている。
今後の研究の推進方策	カスト間のRNA-seqはプロトコルにしたがってRNAを抽出し、実験を行う予定である。リシークエンスに関しては、先端ゲノム支援に申請し、Polistes dominulaの情報をもとに全ゲノムシークエンスとリシークエンスを行うことを予定している。それを基に、侵入に伴った遺伝子の変化や、遺伝子重複の実態に迫る予定で合う。