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雌だけに限定されるベイツ型擬態の分子機構の解明

公募研究

研究領域性スペクトラム - 連続する表現型としての雌雄
研究課題/領域番号 18H04880
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
研究機関東京大学

研究代表者

藤原 晴彦  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (40183933)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
5,200千円 (直接経費: 4,000千円、間接経費: 1,200千円)
2019年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2018年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
キーワード雌限定型ベイツ型擬態 / シロオビアゲハ / doublesex(dsx) / 雌二型 / 性選好 / 翅紋様形成 / 寿命 / 雌限定ベイツ型擬態 / doublesex / 性戦略
研究実績の概要

無毒な種が有毒な種に紋様を似せて捕食から逃れるベイツ型擬態は広範な動物に見られる。多くの蝶ではベイツ型擬態はメスだけに見られるが、シロオビアゲハでは模様が異なる擬態型と非擬態型の2種類の雌が存在する。翅の紋様パターンは擬態と性選好(mate preference)の両方に影響を与えるが、その背景にある分子メカニズムはわかっていない。本研究では、 (A)なぜメスだけに擬態型が生じるのか、(B)集団における非擬態型dsx-hと擬態型dsx-Hの遺伝子頻度はどう異なるか、(C)擬態型dsx-Hは何らかの機能障害をもたらすか、(D)擬態紋様形成における擬態型dsx-Hの標的遺伝子を解明することを目的とする。
本年度は、シロオビアゲハの擬態型dsx-Hが機能障害をもたらすかについて、従来取得されていたデータをより信頼のおける統計処理によって再解析し、雌の成虫(蝶)ではHHで最も寿命が短くなり、Hh, hhの順に大幅に寿命が長くなることが検証された。擬態型雌HhとHHの後翅の紋様を調べると、辺縁部の赤色スポットの面積がHhに比べHHで倍程度に、中央部の淡黄色領域はHhに比べHHで6割程度になっていた。赤色スポットはhhでほとんど存在しないことから、色素合成の変動と成虫寿命にある程度相関があることがわかった。一方、擬態型dsx-Hの下流で機能する遺伝子として検索された3種類のホメオボックス遺伝子(aristaless, al; empty spiracle, ems; cut)の機能解析を行った。alとcutを擬態型翅でノックダウンすると辺縁部の赤色スポットが縮小し、emsをノックダウンすると、赤色領域が黒色領域に異所的に生じた。一方、各ノックダウン領域で相互に発現の影響があるかを調べたところ、dsx-Hの下流で相互に遺伝子ネットワークを形成していることが明らかになった。

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2020 2019 2018 その他

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件) 図書 (1件) 備考 (2件)

  • [雑誌論文] Targeted gene knockin in zebrafish using the 28S rDNA-specific non-LTR-retrotransposon R2Ol.2020

    • 著者名/発表者名
      Kuroki-Kami, A., Nichuguti, N., Yatabe, H., Mizuno, S., Kawamura, S. and Fujiwara, H.
    • 雑誌名

      Mobile DNA

      巻: 10 ページ: 23-23

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying pupal protective color switch in Papilio polytes butterflies.2020

    • 著者名/発表者名
      Yoda, S., Otaguro, E. Nobuta, M. and Fujiwara, H.
    • 雑誌名

      Front.Ecol.Evol.

      巻: 8 ページ: 51-51

    • DOI

      10.3389/fevo.2020.00051

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Prepatterning of Papilio xuthus caterpillar camouflage is controlled by three homeobox genes : clawless, abdominal-A, and Abdominal-B2019

    • 著者名/発表者名
      H. Jin, T. Seki, J. Yamaguchi and H. Fujiwara
    • 雑誌名

      Science Avances

      巻: 5 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.aav7569

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] The mimetic wing pattern of Papilio polytes butterfly is regulated by doublesex-orchestrated gene network.2019

    • 著者名/発表者名
      Iijima, T., Yoda, S. and Fujiwara, H.
    • 雑誌名

      Commun. Biol.

      巻: 2 号: 1 ページ: 257-257

    • DOI

      10.1038/s42003-019-0510-7

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sequence-specific retrotransposition of 28S rDNA-specific LINE R2Ol in human cells.2019

    • 著者名/発表者名
      Su, Y., Nichuguti, N., Kuroki-Kami, A. and Fujiwara, H.
    • 雑誌名

      RNA

      巻: 25 号: 11 ページ: 1432-1438

    • DOI

      10.1261/rna.072512.119

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 幼虫の多様な紋様の原因遺伝子2019

    • 著者名/発表者名
      藤原晴彦
    • 雑誌名

      カイコ実験単-カイコで生命科学をまるごと理解(「生物の科学・遺伝」・別冊No.23)

      巻: 23 ページ: 215-215

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Parallel evolution of Batesian mimicry supergene in two Papilio butterflies, P. polytes and P. memnon.2018

    • 著者名/発表者名
      1)Iijima, T., Kajitani, R., Komata, S., Lin, C-P., Sota, T., Itoh, T. and Fujiwara, H.
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 4 号: 4

    • DOI

      10.1126/sciadv.aao5416

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] シロオビアゲハにおけるメス限定ベイツ型擬態の分子機構2019

    • 著者名/発表者名
      依田真一、飯島択郎、坂倉光祐、西川英輝、藤原晴彦
    • 学会等名
      第90回日本動物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロオビアゲハの擬態紋様形成はDsxを介した遺伝子ネットワークにより制御される2019

    • 著者名/発表者名
      染谷逸樹、依田真一、飯島択郎、西川英輝、藤原晴彦
    • 学会等名
      第42回日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 雌のみが擬態する蝶の生存戦略のしくみと進化2019

    • 著者名/発表者名
      藤原晴彦
    • 学会等名
      第35回国際生物学賞記念シンポジウム・昆虫の社会性と共生をめぐる生物科学
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] シロオビアゲハの擬態に関わる色素の性状と生物的役割2019

    • 著者名/発表者名
      藤原晴彦、坂倉光祐、近藤勇介、来田村輔、西川英輝、依田真一、佐藤一輝、吉岡伸也
    • 学会等名
      第20回構造色シンポジウム
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] シロオビアゲハの雌限定ベイツ型擬態における遺伝子ネットワークの解析2018

    • 著者名/発表者名
      依田真一、飯島拓郎、西川英輝、藤原晴彦
    • 学会等名
      第20回日本進化学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 近縁なアゲハチョウ2種におけるメス限定ベイツ型擬態の表現型と進化プロセスの比較2018

    • 著者名/発表者名
      田中智大、飯島択郎、 西川英輝、梶谷嶺、古俣慎也、来田村輔、依田真一、藤原晴彦
    • 学会等名
      第20回日本進化学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] ナミアゲハ幼虫の擬態紋様切替えに関与する遺伝子の探索と機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      金弘渊、関拓実、山口淳一、藤原晴彦
    • 学会等名
      第89回日本動物学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子から探る昆虫の擬態の不思議2018

    • 著者名/発表者名
      藤原晴彦
    • 学会等名
      平成30年度千葉シニア自然大学
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Molecular mechanism of larval color pattern switch in swallowtail butterfly, Papilio xuthus.2018

    • 著者名/発表者名
      H. JIN, T. Seki, J. Yamaguchi, H. Fujiwara.
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptara
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] doublesex controls multiple characteristics of pale yellow spots in female-limited batesian mimic butterfly, Papilio polytes.2018

    • 著者名/発表者名
      T. Kitamura, Y. KonDo, K. Sakakura, K. Sato, H. Nishikawa, T. Iijima, S. Yoshioka, H. Fujiwara.
    • 学会等名
      The 10th International Workshop on Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptara
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] カイコ実験単-カイコで生命科学をまるごと理解(「生物の科学・遺伝」・別冊No.23)2019

    • 著者名/発表者名
      藤原晴彦
    • 総ページ数
      303
    • 出版者
      日本蚕糸学会
    • ISBN
      9784860435981
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 東京大学大学院新領域創成科学研究科先端生命科学専攻遺伝システム革新学分野

    • URL

      http://www.idensystem.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [備考] 遺伝システム革新学分野

    • URL

      http://www.idensystem.k.u-tokyo.ac.jp/

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書

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公開日: 2018-04-23   更新日: 2021-01-27  

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