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2018 年度 実績報告書

昆虫類頭部内骨格の比較発生学的検討-昆虫類基部分岐の系統学的再構築-

研究課題

研究課題/領域番号 16H04825
研究機関筑波大学

研究代表者

町田 龍一郎  筑波大学, 生命環境系, 教授 (50199725)

研究分担者 福井 眞生子  愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 助教 (90635872)
研究期間 (年度) 2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード比較発生学 / 六脚類 / 昆虫類 / 幕状骨 / 無翅昆虫類 / カマアシムシ目 / 多新翅類 / 系統進化
研究実績の概要

六脚類の頭部内骨格の起源および進化的変遷を解明することを目的とした本研究は、六脚類の主要群である有翅昆虫類の発達した頭部内骨格の主要要素である前幕状骨と後幕状骨の初原は、六脚類の最原始系統群であるカマアシムシ目の頭部内骨格にすでに存在し、それらが六脚類の初期分岐で徐々に発達することで有翅昆虫類の発達した頭部内骨格系が確立する、との作業仮説に沿って計画された。
しかしながら、昨年度、カマアシムシ目の前幕状骨と同定されてきた構造が、前腸ないし口腔底を裏打ちするクチクラ(外骨格)と連続していることが確認され、このクチクラが「前幕状骨」と見紛うほどに拡張、「前幕状骨」として筋肉系の付着点として機能するようになった可能性を見出した。
この検証のため、カマアシムシ目の頭部内骨格系が完成する3齢幼虫までの頭部の超薄連続切片を作成、頭部内骨格系の形成過程を透過型電子顕微鏡で詳細に検討した。その結果、口腔底に現れる外胚葉上皮の複雑な褶曲/陥入がクチクラを分泌することで、頭部内骨格が形成されることが解った。さらに、カマアシムシ目の、有翅昆虫類の後幕状骨と相同と理解される頭函後方の陥没は、頭部内骨格とは連絡しないことも明らかになった。結論として、カマアシムシ目の頭部内骨格は有翅昆虫類のそれとは構造的に異なるものであり、有翅昆虫類の頭部内骨格系は外顎類段階になり初めて獲得されたものであるとの可能性が示唆された。
並行して、国際プロジェクト「1000種昆虫トランスクリプトーム進化プロジェクト」を遂行し、有翅昆虫類の基部系統群「多新翅類」の系統進化ならびにグラウンドプランに関わる論考を行い、2編の論文を発表した。すなわち、多新翅類の目間の系統関係ならびに祖先型を構築するとともに、特に多新翅類のカマキリ目、シロアリ目、ゴキブリ目からなる網翅類について、そのグラウンドプランならびに類内の系統関係を議論した。

現在までの達成度 (段落)

平成30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

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 3件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 1件) 備考 (3件)

  • [国際共同研究] Friedrich-Schiller-University/Zoological Res Mus Alexander Koenig/Heidelberg Institute(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      Friedrich-Schiller-University/Zoological Res Mus Alexander Koenig/Heidelberg Institute
    • 他の機関数
      3
  • [国際共同研究] Wien University(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Wien University
  • [国際共同研究] Brigham Young University/Smithsonian Institution/Santa Clara University(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      Brigham Young University/Smithsonian Institution/Santa Clara University
  • [国際共同研究] University College London(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University College London
  • [国際共同研究] Manaaki Whenua - Landcare Research/The University of Auckland(ニュージーランド)

    • 国名
      ニュージーランド
    • 外国機関名
      Manaaki Whenua - Landcare Research/The University of Auckland
  • [国際共同研究]

    • 他の国数
      2
  • [雑誌論文] Note on the thickened serosa and serosal cuticle formed beneath the embryo in Scopura montana Maruyama, 1987 (Insecta, Plecoptera, Scopuridae).2019

    • 著者名/発表者名
      Mtow, S. And R. Machida
    • 雑誌名

      Proceedings of the Arthropodan Embryological Society of Japan

      巻: 52 ページ: 11-14

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Evolutionary History of Polyneoptera and Its Implications for Our Understanding of Early Winged Insects.2019

    • 著者名/発表者名
      Wipfler, B., H. Letsch, P. B. Frandsen, P. Kapli, C. Mayer, D. Bartel, T. R. Buckley, A. Donath, J. S. Edgerly-Rooks, M. Fujita, S. Liu, R. Machida, Y. Mashimo, B. Misof, O. Niehuis, R. S. Peters, M. Petersen, L. Podsiadlowski, K. Schutte, S. Shimizu, T. Uchifune, J. Wilbrandt, E. Yan, X. Zhou and S. Simon
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 116 ページ: 3024-3029

    • DOI

      doi/10.1073/pnas.1817794116

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] An Integrative Phylogenomic Approach Illuminates the Evolutionary History of Cockroaches and Termites (Blattodea).2019

    • 著者名/発表者名
      Evangelista, D. A., B. Wipfler, O. Bethoux, A. Donath, M. Fujita, M. K. Kohli, F. Legendre, S. Liu, R. Machida, B. Misof, R. S. Peters, L. Podsiadlowski, J. Rust, K. Schuette, W. Tollenaa, J. L. Ware, T. Wappler, X. Zhou, K. Meusemann and S. Simon
    • 雑誌名

      Proceedings of the Royal Society B

      巻: 286 ページ: 20182076

    • DOI

      doi.org/10.1098/rspb.2018.2076

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] No signal of deleterious mutation accumulation in conserved nene sequences of extant asexual hexapods2019

    • 著者名/発表者名
      Brandt, A., J. Bast, S. Scheu, K. Meusemann, A. Donath, K. Schutte, R. Machida and K. Kraaijeveld
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 9 ページ: 5338

    • DOI

      doi.org/10.1038/s41598-019-41821-x

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] The friction properties of firebrat scales.2019

    • 著者名/発表者名
      Hirai, Y., N. Okuda, N. Saito, T. Ogawa, R. Machida, S. Nomura, M. Ohara, M. Haseyama and M. Shimomura
    • 雑誌名

      Biomimetics

      巻: 2019, 4, 2 ページ: ―

    • DOI

      doi:10.3390/biomimetics4010002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Development and ultrastructure of the thickened serosa and serosal cuticle formed beneath the embryo in the stonefly Scopura montana Maruyama, 1987 (Insecta, Plecoptera, Scopuridae).2019

    • 著者名/発表者名
      Mtow, S. And R. Machida
    • 雑誌名

      Arthropod Structure and Development

      巻: 47 ページ: 643-654

    • DOI

      doi.org/10.1016/j.asd.2018.09.002

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Early divergence of insects and their adaptation to terrestrial habitat: A comparative embryological perspective.2018

    • 著者名/発表者名
      Machida, R.
    • 学会等名
      第89回日本動物学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] サイコクカマアシ ムサイコクカマアシ ムBaculentuius densus densus (Imadate) の発生学的研究 ―頭部内骨格の起源解明に向けて ―.2018

    • 著者名/発表者名
      福井 眞生子・町田 龍一郎
    • 学会等名
      第89回日本動物学会大会
  • [学会発表] サイコクカマアシムシ Baculentulusu densus (Imadate) の後胚発生 -頭部内骨格の起源解明に向けて-2018

    • 著者名/発表者名
      福井 眞生子・町田 龍一郎
    • 学会等名
      第54回日本節足動物発生学会大会
  • [学会発表] カワゲラ類において知られている肥厚漿膜細胞群および肥厚漿膜クチクラとはどのようなものか?2018

    • 著者名/発表者名
      武藤 将道・町田 龍一郎
    • 学会等名
      第54回日本節足動物発生学会大会
  • [学会発表] マダラナギナタハバチ Xyela variegata Rohwer, 1910 の胚発生過程の概略2018

    • 著者名/発表者名
      山本 鷹之・町田 龍一郎
    • 学会等名
      第54回日本節足動物発生学会大会
  • [備考] 昆虫比較発生学教室 町田研究室へようこそ!

    • URL

      http://www.sugadaira.tsukuba.ac.jp/machida/mushi.html

  • [備考] 有翅昆虫類の系統樹の構築-身近なバッタ、カマキリなとからなる多新翅類の祖先型を復元-

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/p201901151400.html

  • [備考] ゴキブリの起源は意外と新しかった!

    • URL

      http://www.tsukuba.ac.jp/attention-research/r201902011400.html

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公開日: 2019-12-27  

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