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トンボの性分化に関わる体色多型の分子機構

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 20H04936
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
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

二橋 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (50549889)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2021年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
2020年度: 5,460千円 (直接経費: 4,200千円、間接経費: 1,260千円)
キーワードトンボ / 性分化 / メス多型 / オス多型
研究開始時の研究の概要

本研究では、10 種のトンボについて、雌雄差の外見に関与する遺伝子および性分化に関わる体色多型の原因遺伝子の解明を目指す。具体的には、①雌雄間および多型間でのRNAseq による性分化関連遺伝子の探索、②RNAi による性分化候補遺伝子の機能解析、③性分化候補遺伝子が多型の原因遺伝子であるかを比較ゲノム解析によって検証、の3 点を中心に解析を進める。また、性分化候補遺伝子が絞り込まれた場合は、性染色体や既知の性分化遺伝子との関係を調べる。

研究実績の概要

トンボは基本的に視覚で相手を認識するため、雌雄で翅や腹部の色彩・斑紋が著しく異なる種が多い。興味深いことに、幅広いトンボでオスに擬態するメス(オス型メス)や、逆にメスに擬態するオス(メス型オス)が出現する。この現象は、生態学的な面から研究が進められてきたが、多型や性分化に関する分子基盤はほとんど未解明である。本研究では、トンボ複数種のメス多型、オス多型に着目しながら、①オスとメスの見た目の性差に関与する分子基盤、および②性分化に関わる体色多型の原因遺伝子、を解明することを目的とする。
2021年度は、水中生活を行う地味な体色の幼虫(ヤゴ)から、陸上生活を行う色鮮やかな成虫へと、劇的に形態を変化させるトンボの変態に重要な遺伝子群の発現解析および機能解析の結果を整理して、PNAS誌に論文発表を行った。興味深いことに、他の昆虫の「さなぎ」の形質を決定するbroad遺伝子が、「さなぎ」の時期を持たないトンボでは、幼虫の形質を作り出す遺伝子と成虫の形質を作り出す遺伝子の両方をコントロールしていることが確認された。また、成虫化に必須なKr-h1遺伝子の機能阻害では雌雄で異なる表現型が得られるのに対して、broad遺伝子の機能阻害では雌雄差は見られないことが判明した。また、アオモンイトトンボの体色形成機構について、RNAi後のRNAseq解析を行うことで、性分化遺伝子とホルモン関連遺伝子および色素合成遺伝子の関係を解明することができた。

現在までの達成度 (段落)

令和3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3年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2021 実績報告書
  • 2020 実績報告書
  • 研究成果

    (20件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 1件、 査読あり 12件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件) 図書 (3件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Molecular mechanisms underlying metamorphosis in the most-ancestral winged insect2022

    • 著者名/発表者名
      Okude Genta、Moriyama Minoru、Kawahara-Miki Ryouka、Yajima Shunsuke、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 119 号: 9

    • DOI

      10.1073/pnas.2114773119

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wolbachia-driven selective sweep in a range expanding insect species2021

    • 著者名/発表者名
      Deng Junchen、Assandri Giacomo、Chauhan Pallavi、Futahashi Ryo、Galimberti Andrea、Hansson Bengt、Lancaster Lesley T.、Takahashi Yuma、Svensson Erik I.、Duplouy Anne
    • 雑誌名

      BMC Ecology and Evolution

      巻: 21 号: 1 ページ: 181-181

    • DOI

      10.1186/s12862-021-01906-6

    • 関連する報告書
      2021 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] Mutations in a β-group of solute carrier gene are responsible for egg and eye coloration of the brown egg 4 (b-4) mutant in the silkworm, Bombyx mori2021

    • 著者名/発表者名
      Tomihara Kenta、Satta Katsuya、Matsuzaki Shohei、Yoshitake Kazutoshi、Yamamoto Kimiko、Uchiyama Hironobu、Yajima Shunsuke、Futahashi Ryo、Katsuma Susumu、Osanai-Futahashi Mizuko、Kiuchi Takashi
    • 雑誌名

      Insect Biochemistry and Molecular Biology

      巻: 137 ページ: 103624-103624

    • DOI

      10.1016/j.ibmb.2021.103624

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The effect of the doublesex gene in body colour masculinization of the damselfly Ischnura senegalensis2021

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Michihiko、Okude Genta、Futahashi Ryo、Takahashi Yuma、Kawata Masakado
    • 雑誌名

      Biology Letters

      巻: 17 号: 6 ページ: 20200761-20200761

    • DOI

      10.1098/rsbl.2020.0761

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Pigments in Insects2021

    • 著者名/発表者名
      Futahashi Ryo、Osanai-Futahashi Mizuko
    • 雑誌名

      Pigments, Pigment Cells, and Pigment Patterns

      巻: 1 ページ: 3-43

    • DOI

      10.1007/978-981-16-1490-3_1

    • ISBN
      9789811614897, 9789811614903
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 北大東島におけるリュウキュウカトリヤンマの記録2021

    • 著者名/発表者名
      岡崎幹人・二橋亮
    • 雑誌名

      Tombo

      巻: 63 ページ: 91-92

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] ホメオシスと推定されるスジボソギンヤンマの記録2021

    • 著者名/発表者名
      二橋亮
    • 雑誌名

      Tombo

      巻: 63 ページ: 61-62

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 2020年に八重山諸島で採集した種間雑種2例2021

    • 著者名/発表者名
      古田部聖・二橋亮
    • 雑誌名

      Tombo

      巻: 63 ページ: 51-54

    • NAID

      40022613380

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comprehensive comparative morphology and developmental staging of final instar larvae toward metamorphosis in the insect order Odonata2021

    • 著者名/発表者名
      Okude Genta、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 11 号: 1 ページ: 5164-5164

    • DOI

      10.1038/s41598-021-84639-2

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Electroporation-mediated RNA Interference Method in Odonata2021

    • 著者名/発表者名
      Okude Genta、Fukatsu Takema、Futahashi Ryo
    • 雑誌名

      Journal of Visualized Experiments

      巻: 168 号: 168 ページ: 1-20

    • DOI

      10.3791/61952

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Pigmentation and color pattern diversity in Odonata2021

    • 著者名/発表者名
      Okude Genta、Futahashi Ryo
    • 雑誌名

      Current Opinion in Genetics & Development

      巻: 69 ページ: 14-20

    • DOI

      10.1016/j.gde.2020.12.014

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 札幌市で記録されたタイリクアキアカネの検証2021

    • 著者名/発表者名
      横山透・二橋亮
    • 雑誌名

      北海道トンボ研究会報

      巻: 32 ページ: 11-12

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Diversity of UV Reflection Patterns in Odonata2020

    • 著者名/発表者名
      Futahashi Ryo
    • 雑誌名

      Frontiers in Ecology and Evolution

      巻: 8 ページ: 201-201

    • DOI

      10.3389/fevo.2020.00201

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Molecular mechanisms underlying color formation in dragonflies and damselflies2021

    • 著者名/発表者名
      Futahashi Ryo
    • 学会等名
      The 93rd Annual Meeting of the Genetics Society of Japan
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 日本のトンボの分類と分布に関する最近の知見2021

    • 著者名/発表者名
      二橋亮
    • 学会等名
      日本トンボ学会2021年大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Body color changes and environmental adaptation in dragonflies.2020

    • 著者名/発表者名
      Futahashi Ryo
    • 学会等名
      The 43th Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [図書] 日本のトンボ 改訂版2021

    • 著者名/発表者名
      尾園 暁、川島逸郎、二橋 亮
    • 総ページ数
      532
    • 出版者
      文一総合出版
    • ISBN
      9784829984086
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] Pigments, Pigment Cells, and Pigment Patterns2021

    • 著者名/発表者名
      Hisashi Hashimoto, Makoto Goda, Ryo Futuhashi, Robert N. Kelsh, Toyoko Akiyama
    • 総ページ数
      472
    • 出版者
      Springer Nature Singapore Pte Ltd
    • ISBN
      9789811614897
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [図書] このゆびとまれ!あかとんぼ2021

    • 著者名/発表者名
      飯村茂樹・二橋亮
    • 総ページ数
      27
    • 出版者
      チャイルド本社
    • ISBN
      9784805452011
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [備考] 個人Webページ

    • URL

      https://sites.google.com/site/ryofutahashi/japanese

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書 2020 実績報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2022-12-28  

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