シロアリの初期巣における兵隊の分化機構

• 研究課題/領域番号: 24570022
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 富山大学
• 研究代表者: 前川 清人 富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (20345557)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円); 2014年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2013年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2012年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
• キーワード: 社会性昆虫 / カースト分化 / シロアリ / 兵隊 / 幼若ホルモン / 発生・分化 / 兵隊カースト / RNA-seq

研究成果の概要

防衛専用の兵隊の存在は，社会性昆虫のシロアリが持つ大きな特徴である。自然条件下の兵隊分化に伴う未知の生理変化を検出するため，兵隊分化がほぼ同時に生じる初期巣に注目した。ネバダオオシロアリで各個体の発生運命を調べた結果，兵隊に分化する予定個体の特定に成功した。この個体で特異的に発現上昇する遺伝子や，特徴的な行動を引き起こす因子を見出した。兵隊分化は，職蟻の幼若ホルモン（JH）量の上昇に応じて起こるが，JH量の変動をもたらす調節機構を初めて明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] High juvenile hormone titer and abdominal activation of the JH signaling may induce reproduction of termite neotenics. (2015)
  • 著者名/発表者名: Saiki R, Gotoh H, Toga K, Miura T, Maekawa K
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 巻: 印刷中 号: 4 ページ: 432-441
  • DOI: 10.1111/imb.12169
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Presoldier differentiation of Australian termite species induced by juvenile hormone analogs. (2014)
  • 著者名/発表者名: Maekawa K, Hayashi Y, Lee T & Lo N
  • 雑誌名: Austral Entomology 巻: 53 号: 2 ページ: 138-143
  • DOI: 10.1111/aen.12060
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Intracolonial genetic variation affects reproductive skew and colony productivity during colony foundation in a parthenogenetic termite (2014)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Miyazaki, Miho Yoshimura, Ryota Saiki, Yoshinobu Hayashi, Osamu Kitade, Kazuki Tsuji, Kiyoto Maekawa
  • 雑誌名: BMC Evolutionary Biology 巻: 14 号: 1 ページ: 177-177
  • DOI: 10.1186/s12862-014-0177-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reproductive soldier-like individuals induced by juvenile hormone analog treatment in Zootermopsis nevadensis (Isoptera, Archotermopsidae). (2014)
  • 著者名/発表者名: Saiki R, Yaguchi H, Hashimoto Y, Kawamura S, Maekawa K
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 31 号: 9 ページ: 573-581
  • DOI: 10.2108/zs140083
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gene expression and molecular phylogenetic analyses of beta-glucosidase in the termite Reticulitermes speratus (Isoptera: Rhinotermitidae). (2014)
  • 著者名/発表者名: Shimada K & Maekawa K
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 巻: 65 ページ: 63-69
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2014.05.006
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Social interactions affecting caste development through physiological actions in termites (2014)
  • 著者名/発表者名: Watanabe D, Gotoh H, Miura T, Maekawa K
  • 雑誌名: Frontiers in Physiology 巻: 5 ページ: 127-127
  • DOI: 10.3389/fphys.2014.00127
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Cellulolytic protist numbers rise and fall dramatically in termite queens and kings during colony foundation (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Shimada, N. Lo, O. Kitade, A. Wakui, K. Maekawa
  • 雑誌名: Eukaryotic Cell 巻: 12 号: 4 ページ: 545-550
  • DOI: 10.1128/ec.00286-12
  • 査読あり
• [雑誌論文] Hox Gene Deformed is likely involved in mandibular regression during presoldier differentiation in the nasute termite Nasutitermes takasagoensis (2013)
  • 著者名/発表者名: K. Toga, R. Saiki and K. Maekawa
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B : Molecular and Developmental Evolution. 巻: 320 号: 6 ページ: 385-392
  • DOI: 10.1002/jez.b.22512
  • 査読あり
• [雑誌論文] High Laccase2 expression is likely involved in the formation of specific cuticular structures during soldier differentiation of the termiteReticulitermes speratus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Masuoka Y, Miyazaki S, Saiki, R, Tsuchida T & Maekawa K.
  • 雑誌名: Arthropod Structure & Development 巻: 42 号: 6 ページ: 469-475
  • DOI: 10.1016/j.asd.2013.08.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction and characterization of normalized cDNA libraries by 454 pyrosequencing and estimation of DNA methylation levels in three distantly related termite specie (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Shigenobu S, Watanabe D, Toga K, Saiki R, Shimada K, Bourguignon T, Lo N, Hojo M, Maekawa K, Miura T
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 8 号: 9 ページ: e76678-e76678
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0076678
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Relationships between frontal-gland formation and mandibular modification during JH III-induced presoldier differentiation in the termite Reticulitermes speratus (Isoptera : Rhinotermitidae) (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe D, Maekawa K
  • 雑誌名: Entomological Science 巻: 15 号: 1 ページ: 56-62
  • DOI: 10.1111/j.1479-8298.2011.00468.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Termite soldier differentiation in incipient colonies is related to the parental proctodeal trophallactic behavior (2012)
  • 著者名/発表者名: Maekawa K, Nakamura S, Watanabe D
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 29 号: 4 ページ: 213-217
  • DOI: 10.2108/zsj.29.213
  • 査読あり
• [雑誌論文] Expression and function of a limb-patterning gene Distal-less in the soldier-specific morphogenesis in the nasute termite Nasutitermes takasagoensis. (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Toga, M. Hojo, T. Miura, K. Maekawa
  • 雑誌名: Evolution & Development 巻: 14 号: 3 ページ: 286-295
  • DOI: 10.1111/j.1525-142x.2012.00545.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Regulation of the brain dopaminergic system by juvenile hormone in honey bee males (Apis mellifera L.) (2012)
  • 著者名/発表者名: K. Sasaki, S. Akasaka, R. Mezawa, K. Shimada, K. Maekawa
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 巻: 21 号: 5 ページ: 502-509
  • DOI: 10.1111/j.1365-2583.2012.01153.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration and characterization of genes involved in the synthesis of diterpene defence secretion in nasute termite soldiers. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hojo M, Maekawa K, Saitoh S, Shigenobu S, Miura T, Hayashi Y, Tokuda G, Maekawa H
  • 雑誌名: Insect Mol Biol 巻: 21 号: 6 ページ: 545-557
  • DOI: 10.1111/j.1365-2583.2012.01162.x
  • 査読あり
• [学会発表] ネバダオオシロアリの兵隊における生殖腺発達の調節機構． (2015)
  • 著者名/発表者名: 河村聡一郎，齊木亮太，矢口甫，前川清人
  • 学会等名: 第59回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] ネバダオオシロアリの兵隊分化におけるホルモン受容体遺伝子の機能解析． (2015)
  • 著者名/発表者名: 増岡裕大，前川清人
  • 学会等名: 第59回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 山形大学
  • 年月日: 2015-03-27 – 2015-03-28
• [学会発表] ドーパミンはネバダオオシロアリの職蟻の行動を制御することで兵隊分化に影響を及ぼす． (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上享也，矢口甫，佐々木謙，前川清人
  • 学会等名: 平成26年度日本動物学会中部支部大会
  • 発表場所: のと勤労者プラザ
  • 年月日: 2014-11-23
• [学会発表] ネバダオオシロアリの兵隊分化における生体アミンの機能解析． (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上享也，矢口甫，佐々木謙，前川清人
  • 学会等名: 第85回日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] Sociogenomic studies on soldier differentiation in damp-wood termites. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi H, Shigenobu S & Maekawa K
  • 学会等名: The 17th Congress of International Union for the Study of Social Insects
  • 発表場所: Cairns Convention Centre, Cairns, Australia
  • 年月日: 2014-07-15
• [学会発表] Gonad developments of reproductive soldier-like individuals induced by JH analog treatment in Zootermopsis nevadensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kawamura S, Saiki R, Yaguchi H, Hashimoto Y & Maekawa K
  • 学会等名: The 10th International Conference on Juvenile Hormones
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] JH-related gene expression patterns during soldier differentiation in the termite Zootermopsis nevadensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi H & Maekawa K
  • 学会等名: The 10th International Conference on Juvenile Hormones
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Knockdown of the JH receptor gene during soldier differentiation inhibited the weapon formation in the termite Zootermopsis nevadensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuoka Y & Maekawa K
  • 学会等名: The 10th International Conference on Juvenile Hormones
  • 発表場所: Tsukuba, Japan
  • 年月日: 2014-06-09 – 2014-06-13
• [学会発表] Transcriptome analysis of soldier differentiation in the incipient colony of the damp­wood termite Zootermopsis nevadensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi H, Shigenobu S, Maekawa K
  • 学会等名: The 10th Pacific-Rim Termite Research Group Conference
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
• [学会発表] Expression and function analyses of the hormone signaling genes during soldier differentiation of the termite Zootermopsis nevadensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: Masuoka Y, Maekawa K
  • 学会等名: The 10th Pacific-Rim Termite Research Group Conference
  • 発表場所: Kuala Lumpur, Malaysia
• [学会発表] シロアリのカースト分化における社会生理機構に関するトランスクリプトミクス． (2014)
  • 著者名/発表者名: 渡邊大，松波雅俊，林良信，重信秀治，三浦徹，前川清人
  • 学会等名: 第61回日本生態学会
  • 発表場所: 広島大学
• [学会発表] シロアリが示す高度な社会システムの発生遺伝学的な背景を探る． (2014)
  • 著者名/発表者名: 前川清人，重信秀治，三浦徹
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
  • 招待講演
• [学会発表] ドーパミンがネバダオオシロアリの個体間相互作用と兵隊分化に及ぼす影響． (2014)
  • 著者名/発表者名: 井上享也，矢口甫，佐々木謙，前川清人
  • 学会等名: 第58回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 高知大学
• [学会発表] シロアリのカースト分化におけるクチクラタンニング遺伝子の発現及び機能解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 増岡裕大，宮崎智史，斉木亮太，𡈽田努，前川清人
  • 学会等名: 第49 回日本節足動物発生学会大会
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] シロアリの兵隊特異的な器官形成におけるHoxとホルモン受容体遺伝子の機能解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 栂浩平，新美輝幸，前川清人
  • 学会等名: 第49 回日本節足動物発生学会大会
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] シロアリにおける化学的防衛のためのジテルペン合成に関わる遺伝子の進化． (2013)
  • 著者名/発表者名: 北條優，重信秀治，林良信，前川清人，三浦徹，徳田岳
  • 学会等名: 第15回日本進化学会
  • 発表場所: 筑波大学
• [学会発表] ネバダオオシロアリのソルジャー分化に生体アミンが与える影響． (2013)
  • 著者名/発表者名: 井上享也，矢口甫，佐々木謙，前川清人
  • 学会等名: 第73回日本昆虫学会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] タカサゴシロアリの性とリンクした兵隊分化：雌雄職蟻の幼若ホルモン量の比較解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 半本秀太朗，渡邊大，三浦徹，前川清人
  • 学会等名: 第73回日本昆虫学会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] シロアリのカースト特異的なクチクラタンニングにおけるホルモン関連遺伝子の役割． (2013)
  • 著者名/発表者名: 増岡裕大，前川清人
  • 学会等名: 第73回日本昆虫学会
  • 発表場所: 北海道大学
• [学会発表] ヤマトシロアリの幼形生殖虫分化における幼若ホルモンの部位特異的な発達制御． (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉木亮太，前川清人
  • 学会等名: 第84回日本動物学会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] ネバダオオシロアリのRNA-seq解析により同定された兵隊分化を規定する遺伝子． (2013)
  • 著者名/発表者名: 矢口甫，重信秀治，前川清人
  • 学会等名: 第84回日本動物学会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] アリの寒冷環境への適応とカースト進化をもたらす分子機構． (2013)
  • 著者名/発表者名: 宮崎智史，前川清人
  • 学会等名: 第84回日本動物学会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 次世代シーケンサーを利用したシロアリの兵隊分化を引き起こす遺伝子の解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 前川清人，矢口甫，重信秀治
  • 学会等名: 第60回日本生態学会
  • 発表場所: 静岡コンベンションセンター
• [学会発表] ネバダオオシロアリにおける兵隊型生殖虫の分化機構の解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本裕，佐々木謙，前川清人
  • 学会等名: 第57回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] シロアリ兵隊の武器形成におけるホルモン伝達因子及びHox遺伝子の役割． (2013)
  • 著者名/発表者名: 栂浩平，前川清人
  • 学会等名: 第57回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] ヤマトシロアリの兵隊分化に伴うクチクラ形成時のLaccase2の発現解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 増岡裕大，前川清人
  • 学会等名: 第57回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] ヤマトシロアリの幼形生殖虫の分化過程におけるJH関連遺伝子の発現解析． (2013)
  • 著者名/発表者名: 斉木亮太，前川清人
  • 学会等名: 第57回日本応用動物昆虫学会
  • 発表場所: 日本大学
• [学会発表] Juvenile hormone titer and JH signaling gene expressions during differentiation of neotenic reproductives in the termite Reticulitermes speratus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Saiki R & Maekawa K
  • 学会等名: 24th International Congress of Entomology
  • 発表場所: Daegu, South Korea
• [学会発表] Molecular developmental mechanisms responsible for soldier-specific morphogenesis in the nasute termite Nasutitermes takasagoensis. (2012)
  • 著者名/発表者名: Toga K & Maekawa K
  • 学会等名: 24th International Congress of Entomology
  • 発表場所: Daegu, South Korea
• [学会発表] Laccase2 expression involved in the specific cuticular tanning during soldier differentiation of the termite Reticulitermes speratus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Masuoka Y, Miyazaki S, Saiki R & Maekawa K
  • 学会等名: 24th International Congress of Entomology
  • 発表場所: Daegu, South Korea
• [学会発表] Social interactions and gene expressions involved in the soldier differentiation of a termite Reticulitermes speratus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watanabe D, Miura T & Maekawa K
  • 学会等名: 24th International Congress of Entomology
  • 発表場所: Daegu, South Korea
• [学会発表] ネバダオオシロアリにおける兵隊型生殖虫の分化と幼若ホルモンの働き． (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本裕，前川清人
  • 学会等名: 平成24年度日本動物学会中部支部大会
  • 発表場所: 松本市
• [学会発表] ネバダオオシロアリの初期巣の兵隊分化時に特異的に働く遺伝子の解析． (2012)
  • 著者名/発表者名: 矢口甫，重信秀治，前川清人
  • 学会等名: 平成24年度日本動物学会中部支部大会
  • 発表場所: 松本市
• [図書] Juvenile Hormones and Juvenoids: Modeling Biological Effects and Environmental Fate (2013)
  • 著者名/発表者名: Toga K & Maekawa K
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Juvenile Hormones and Juvenoids: Modeling Biological Effects and Environmental Fate (Ed by J Devillers) (2013)
  • 著者名/発表者名: Toga K & Maekawa K
  • 出版者: CRC Press
• [図書] シロアリの事典（吉村剛他編） (2012)
  • 著者名/発表者名: 前川清人
  • 出版者: 海青社
• [備考] Research Topics XIII.
  • URL: http://www.sci.u-toyama.ac.jp/bio/maekawa-lab/research13.html
• [備考] 兵隊特異的なクチクラ形成とLaccase2遺伝子の役割
  • URL: http://www.sci.u-toyama.ac.jp/bio/maekawa-lab/research12.html
• [備考] Research Topics X. 初期巣で兵隊に分化する個体が見せる特有の行動とは？
  • URL: http://www.sci.u-toyama.ac.jp/bio/maekawa-lab/research10.html