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2019 年度 実績報告書

模様の機能を考える

研究課題

研究課題/領域番号 17K19427
研究機関北海道大学

研究代表者

越川 滋行  北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (30714498)

研究期間 (年度) 2017-06-30 – 2020-03-31
キーワードショウジョウバエ / 模様 / 着色 / 機能 / 進化
研究実績の概要

本研究の目的は、ショウジョウバエ(ハエ目、ショウジョウバエ科の昆虫)の体表(腹部、翅)にあるメラニン色素による着色、模様に関して、その存在意義(適応的意義)を明らかにすることにある。本研究をきっかけのひとつとして、より多くの生物の模様の意味が明らかになると期待している。
ミズタマショウジョウバエ (Drosophila guttifera) は、翅と腹部にメラニン色素による黒い水玉模様を持つ。この模様の機能は、全く分かっていない。ミズタマショウジョウバエには確立された系統資源がほとんどないため、実験を遂行するにあたり、ゲノム編集により翅の水玉模様を薄くした系統を用いることを考えた。まずミズタマショウジョウバエの模様に関与していると推定される遺伝子をゲノム編集によりノックアウトした系統の樹立を試みた。メラニン合成に関与することが知られる二つの遺伝子について、エクソンの主要部分を欠くかフレームシフトを起こした系統の樹立に成功した。翅の模様の着色の程度を画像解析により定量化し、ノックアウト系統間での比較を行った。ゲノム編集された領域の周辺の塩基配列を詳細に調べ、どのような仕組みで遺伝子の機能が損なわれているのか評価した。
ミズタマショウジョウバエの翅の模様の機能として考えられる仮説を整理し、配偶者選択における機能を実験によって検証した。翅を切り落とした個体、模様を持たない別種の翅に付け替えた個体、ゲノム編集により模様を薄くした翅に付け替えた個体、突然変異により模様の一部要素を欠く翅に付け替えた個体、黒く塗りつぶした翅に付け替えた個体等を用いて、交配実験を行った。その結果、雌雄ともに配偶相手の翅の有無は交配相手の選択に影響した。雌による配偶相手の選択において、雄がどの種の翅を持つかは影響したが、それ以外の要素は影響しなかった。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 3件、 招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Evolution of wing pigmentation in Drosophila: Diversity, physiological regulation, and cis-regulatory evolution2020

    • 著者名/発表者名
      Koshikawa,S
    • 雑誌名

      Development, Growth & Differentiation

      巻: 62 ページ: in press

    • DOI

      10.1111/dgd.12661

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Transcriptome analysis reveals evolutionary co-option of neural development and signaling genes for the wing pigmentation pattern of the polka-dotted fruit fly2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Fukutomi, Shu Kondo, Atsushi Toyoda, Shuji Shigenobu, Shigeyuki Koshikawa
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: - ページ: -

    • DOI

      10.1101/2020.01.09.899864

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] ハエの翅の模様の機能を考える2019

    • 著者名/発表者名
      丹伊田拓磨, 越川滋行
    • 雑誌名

      昆虫と自然

      巻: 54 ページ: 36-39

  • [学会発表] Pigmentation pattern formation in Drosophila guttifera2020

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Koshikawa, Keiji Matsumoto, Wataru Yamamoto, Yuichi Fukutomi
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Thoughts on function of Drosophila guttifera wing color pattern2020

    • 著者名/発表者名
      Takuma Niida, Shigeyuki Koshikawa
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] Transcriptome analysis of Drosophila guttifera to elucidate the gene network related to color pattern formation2020

    • 著者名/発表者名
      Yuichi Fukutomi, Shuji Shigenobu, Shigeyuki Koshikawa
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Drosophila Research Conference
    • 国際学会
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエの水玉模様が配偶者選択により進化した可能性2020

    • 著者名/発表者名
      丹伊田拓磨, 越川滋行
    • 学会等名
      第64回日本応用動物昆虫学会大会
  • [学会発表] Enhancer function and evolution of polka-dots in Drosophila guttifera2019

    • 著者名/発表者名
      Shigeyuki Koshikawa, Yuichi Fukutomi
    • 学会等名
      日本発生生物学会第52回大会
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエの模様で発現する遺伝子の解明のためのトランスクリプトーム解析2019

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一, 重信秀治, 越川滋行
    • 学会等名
      日本発生生物学会第52回大会
  • [学会発表] 模様形成遺伝子の探索 ~ミズタマショウジョウバエのトランスクリプトーム解析~2019

    • 著者名/発表者名
      福冨雄一, 重信秀治, 越川滋行
    • 学会等名
      日本進化学会 第21回 北海道大会
  • [学会発表] ミズタマショウジョウバエの模様が作られる仕組み2019

    • 著者名/発表者名
      越川滋行, 福冨雄一, 松本圭司
    • 学会等名
      日本動物学会第90回大会
    • 招待講演

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公開日: 2021-01-27  

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