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カブトムシ角の3D形態を自在に改変する技術の創出

公募研究

研究領域生物の3D形態を構築するロジック
研究課題/領域番号 16H01452
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
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)

研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2018-03-31
研究課題ステータス 完了 (2017年度)
配分額 *注記
11,960千円 (直接経費: 9,200千円、間接経費: 2,760千円)
2017年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2016年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
キーワードカブトムシ / 角 / RNAi / 角形成
研究実績の概要

本研究は、カブトムシの角が近縁種間で極めて多様な3D形態をとることに着目し、3D形態の変化を生む遺伝子の特定、発現の量・位置の違いを定量、さらに、効率的に遺伝子導入を行う技術を開発する。これらの情報・技術を応用することで、カブトムシの角に任意の3D形態をデザインし、作り上げることが可能になる。本新学術領域では、カブトムシ角の3D折り畳みのロジック解明を大きな目的としているが、申請者のプロジェクトは、折り畳みの分子的な基盤を提供するとともに、マクロなロジック(仮説)の実験による証明にも必須となるはずである。
前蛹期に形成されるカブトムシの角原基の発生過程における3D形態の変化の観察には、角原基形成が生じる前蛹期が開始される時期を特定することが必要となる。これまでは蛹室の形成開始を前蛹期の開始点の指標としてきたが、角原基の形態的な発生ステージがばらつくこととが問題となっていた。そこで、前蛹期の幼虫をモニターできる飼育容器を工夫することにより、定点カメラを利用した連続撮影に基づいて、前蛹期の開始点を正確に特定する方法の確立に成功した。この方法を利用した前蛹期の正確な開始点に基づき、カブトムシの前蛹期間を正確に同定することができ、角原基の形態的な性的二型が生じるステージを特定することができた。さらに、カブトムシの性決定遺伝子を同定し、larval RNAi法により、角原基形成過程において性差が生じる開始点の特定にも成功した。

現在までの達成度 (段落)

29年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

29年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2018 2017 2016 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件) (うち招待講演 6件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] Washington State University/The University of Montana/University of Arizona(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] The Fat-Dachsous signaling pathway regulates growth of horns in Trypoxylus dichotomus, but does not affect horn allometry.2018

    • 著者名/発表者名
      Hust, J., Lavine, M. D., Worthington, A. M., Zinna, R., Gotoh, H., Niimi, T. and Lavine, L.
    • 雑誌名

      J. Insect Physiol.

      巻: 105 ページ: 85-94

    • DOI

      10.1016/j.jinsphys.2018.01.006

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Recent advances in understanding the mechanisms of sexually dimorphic plasticity: Insights from beetle weapons and future directions.2018

    • 著者名/発表者名
      Zinna, R., Gotoh, H., Kojima, T. and Niimi, T.
    • 雑誌名

      Curr. Opi. Insect Sci.

      巻: 25 ページ: 35-41

    • DOI

      10.1016/j.cois.2017.11.009

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Complex furrows in a 2D epithelial sheet code the 3D structure of a beetle horn2017

    • 著者名/発表者名
      Matsuda Keisuke、Gotoh Hiroki、Tajika Yuki、Sushida Takamichi、Aonuma Hitoshi、Niimi Teruyuki、Akiyama Masakazu、Inoue Yasuhiro、Kondo Shigeru
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 7 号: 1 ページ: 13939-13939

    • DOI

      10.1038/s41598-017-14170-w

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Molecular cloning and functional characterization of the sex-determination gene doublesex in the sexually dimorphic broad-horned beetle Gnatocerus cornutus (Coleoptera, Tenebrionidae).2016

    • 著者名/発表者名
      Gotoh, H., Ishiguro, M., Nishikawa, H., Morita, S., Okada, K., Miyatake, T., Yaginuma T. and Niimi, T.
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 6 号: 1 ページ: 29337-29337

    • DOI

      10.1038/srep29337

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] カッコイイだけじゃない!二つに割れてるカブトムシの角の発生学2017

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      発生学おもしろDuoトーク「ペットの発生学 -カブトムシvsキンギョ-」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] NGS解析で迫るカブトムシの角形成2017

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      NGS現場の会 第五回研究会,アカデミックセッション「NGSが可能にした進化ゲノミクス最前線」
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 性決定遺伝子で探る甲虫の武器2017

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      特別企画展「武器甲虫」記念講演会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] はじめに2017

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      日本進化学会第19回大会 シンポジウム “エボデボから見る非モデル生物研究の魅力”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 非モデル昆虫のエボデボ研究2017

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      日本進化学会第19回大会 シンポジウム “エボデボから見る非モデル生物研究の魅力”
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カブトムシの角形成における性決定遺伝子の機能2017

    • 著者名/発表者名
      森田慎一・新美輝幸
    • 学会等名
      平成29年度日本動物学会第88回大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [学会発表] 進化発生学で探るカブトムシの角の進化2016

    • 著者名/発表者名
      新美輝幸
    • 学会等名
      九大農セミナー
    • 発表場所
      九州大学 農学部5号館, 福岡県福岡市
    • 年月日
      2016-10-27
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] カブトムシの角形成分子機構の解明を目指して2016

    • 著者名/発表者名
      森田慎一・大出高弘・新美輝幸
    • 学会等名
      昆虫ワークショップ2016 (第10回)
    • 発表場所
      富士箱根ランド, 静岡県田方郡函南町
    • 年月日
      2016-08-31
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] カブトムシの角における運命決定遺伝子の同定と多様性創出機構の解明2016

    • 著者名/発表者名
      森田慎一・新美輝幸
    • 学会等名
      第二回 ユニークな少数派実験動物を扱う若手が最先端アプローチを勉強する会
    • 発表場所
      岡崎コンファレンスセンター, 愛知県岡崎市
    • 年月日
      2016-08-21
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [図書] クワガタムシ、カブトムシ学の最新研究2017

    • 著者名/発表者名
      荒谷邦雄・久保田耕平・森田慎一・新美輝幸・後藤寛貴・鈴木良芽・三島達也
    • 総ページ数
      56
    • 出版者
      豊橋自然史博物館
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書

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公開日: 2016-04-26   更新日: 2022-02-28  

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