派生的なアリ類で獲得された女王の育児戦略：餌生産の至近機構の解明

2021 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 19K06860
• 研究機関: 玉川大学
• 研究代表者: 宮崎 智史 玉川大学, 農学部, 准教授 (20547781)
• 研究分担者: 林 良信 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 講師 (70626803) ; 小川 浩太 九州大学, 比較社会文化研究院, 助教 (40733960)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: アリ / 創設女王 / 育児 / コロニー創設 / 胸嚢

研究実績の概要

トビイロケアリ新女王は単独創設を開始後2-5週間に単独で育児を行うこと、その際、3週目から5週目にかけて胸部食道が嚢状に拡張することを確認した。拡張した食道は「胸嚢」と呼ばれ、幼虫に与える餌物質を貯蔵すると考えられる。本年度はまず、胸嚢形成の過程を詳細に比較した。その結果、創設開始直後は肥厚し、ひだ状の構造を呈していた食道の上皮組織が、創設開始3週後には薄く引き伸ばされていることがわかった。また、創設直後に肥厚した部分ほど、胸嚢形成時に広範囲に拡張した。これらのことから、トビイロケアリ新女王の食道に見られる肥厚とひだ状構造は蟄居型創設に対する適応だと示唆された。本研究はプレプリントとして現在公開されている。また、創設開始0, 3, 6週の新女王のトランスクリプトーム解析を実施し、それらのデータ解析を進めている。
食道形態を比較解析するためのサンプルとしてトゲズネアリアリ（非蟄居型創設種）とクロナガアリ（蟄居型創設種）を採集し、前処理を行った。
カドフシアリには創設時に単独で育児を行う有翅女王と、協同するワーカーに育児を任せる無翅女王という創設戦略の多型が存在する。そこで両者のRAD-seqデータを解析し、これまでに育児の有無(多型)と関連するゲノム領域を特定した。この領域には育児行動の発現に重要な役割を果たす遺伝子が存在すると期待される。現在、これらの多型間でトランスクリプトーム解析を行い、 有翅女王および無翅女王で発現が異なる遺伝子群を特定した。
また、アリ類と並んで社会性昆虫の代表とされるシロアリのソシオゲノムに関する研究も推進した。社会性の進化に関わるゲノム進化について、その中でも特に性決定遺伝子の進化についての研究成果が国際誌に掲載された。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

計画していた組織形態学的解析が順調に進んでいるため。
また、トビイロケアリを対象としたトランスクリプトーム解析は後述の通り一部遅れているが、カドフシアリを対象とした解析が順調に進行しているため。

今後の研究の推進方策

他種の女王でも同様の組織学的解析を実施し、これまでに得られたトビイロケアリ女王のデータとの比較解析を行う。
トランスクリプトームデータを解析し、胸嚢形成に先立ち、あるいは同時に発現変動する遺伝子を調べることで、胸嚢形成に関わる遺伝子、そしてそこに貯蔵される餌の生産に関わる遺伝子の特定を試みる。

次年度使用額が生じた理由

前年度・本年度とトランスクリプトーム解析の外注を予定していた。しかしながら前年度分の解析データに不備があり、それが外注先での解析中に生じたものであったため、前年度分の解析サンプルを再度調整・提出し、解析をやり直す必要が生じた。従って本年度に予定していたトランスクリプトーム解析を発注することができず、次年度にその予算を持ち越した。次年度中に実施する予定である。

備考

研究室ホームページ
https://ihsotasm.wixsite.com/myzklab

研究成果

• [雑誌論文] Genomic and transcriptomic analyses of the subterranean termite <i>Reticulitermes speratus</i>: Gene duplication facilitates social evolution (2022)
  • 著者名/発表者名: Shigenobu S., Hayashi Y., Watanabe D., Tokuda G., Hojo M. Y., Toga K., Saiki R., Yaguchi H., Masuoka Y., Suzuki R., Suzuki S., Kimura M., Matsunami M., Sugime Y., Oguchi K., Niimi T., Gotoh H., Hojo M. K., Miyazaki S., Toyoda A., Miura T., Maekawa K.
  • 雑誌名: Proceedings of the National Academy of Sciences 巻: 119 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1073/pnas.2110361119
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Thoracic crop formation is spatiotemporally coordinated with flight muscle histolysis during claustral colony foundation of a <i>Lasius japonicus</i> queen (2022)
  • 著者名/発表者名: Kurihara Yuta、Ogawa Kota、Chiba Yudai、Hayashi Yoshinobu、Miyazaki Satoshi
  • 雑誌名: bioRxiv 巻: - ページ: 1-25
  • DOI: 10.1101/2022.03.03.482739
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Evolutionary transition of doublesex regulation from sex-specific splicing to male-specific transcription in termites (2021)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki Satoshi、Fujiwara Kokuto、Kai Keima、Masuoka Yudai、Gotoh Hiroki、Niimi Teruyuki、Hayashi Yoshinobu、Shigenobu Shuji、Maekawa Kiyoto
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 11 ページ: 1-12
  • DOI: 10.1038/s41598-021-95423-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of flower‐visiting fishflies: Adult <i>Neochauliodes amamioshimanus</i> (Megaloptera: Corydalidae) nocturnally forages on <i>Schima wallichii</i> ssp. <i>noronhae</i> trees (2021)
  • 著者名/発表者名: Sugiura Naoto、Miyazaki Satoshi
  • 雑誌名: Entomological Science 巻: 24 ページ: 152～156
  • DOI: 10.1111/ens.12463
  • 査読あり
• [学会発表] トビイロケアリ女王の創設期間中における飛翔筋分解と同調した胸嚢の形成 (2022)
  • 著者名/発表者名: 栗原雄太，小川浩太，千葉雄大，林良信，宮崎智史
  • 学会等名: 第66回日本応用動物昆虫学会
• [学会発表] ウロコアリStrumigenys lewisiの揮発性物質を用いたトビムシ捕食戦略 (2022)
  • 著者名/発表者名: 小泉裕人，寺崎雅人，松田真拓，宮崎智史
  • 学会等名: 第69回日本生態学会大会
• [学会発表] トビイロケアリ女王の蟄居型コロニー創設における胸嚢形成過程 (2022)
  • 著者名/発表者名: 宮崎智史，栗原雄太，小川浩太，千葉雄大，日高利海，田中寛海，林良信
  • 学会等名: 第69回日本生態学会大会
• [学会発表] ウロコアリ属のアリは餌とするトビムシを誘引する？ (2022)
  • 著者名/発表者名: 小泉裕人，石間伊央里，寺崎雅人，松田真拓，宮崎智史
  • 学会等名: 関東昆虫学研究会第4回大会
• [学会発表] トビイロケアリ女王の創設期間における食道形態の解析 (2022)
  • 著者名/発表者名: 栗原雄太，千葉雄大，宮崎智史
  • 学会等名: 関東昆虫学研究会第4回大会
• [学会発表] ヤマトシロアリにおける性決定経路の下流遺伝子の探索 (2021)
  • 著者名/発表者名: 藤原克斗，宮崎智史，前川清人
  • 学会等名: 日本動物学会第92回大会
• [学会発表] シロアリで獲得された性決定遺伝子doublesexの雄特異的転写制御 (2021)
  • 著者名/発表者名: 宮崎智史，藤原克斗，前川清人
  • 学会等名: 日本進化会第23回大会