| 研究課題/領域番号 |
20J00039
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| 研究機関 | 福島大学 |
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研究代表者 |
武藤 将道 福島大学, 共生システム理工学研究科, 特別研究員(PD)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| キーワード | 昆虫類 / 系統進化 / 比較発生学 / 中腸上皮 / 卵黄細胞 / 内羊膜 |
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| 研究実績の概要 |
昆虫類の中腸上皮形成において、初原状態である卵黄細胞のみに由来する段階から、卵黄細胞と腸端細胞型の双方が関与する折衷型を得て、腸端細胞塊に由来する段階に至るという、向上進化的変遷が知られている。これは無翅昆虫類から有翅昆虫類に至る昆虫類の系統進化を考察する上で重要な比較発生学的論考である。本研究の目的は、無翅昆虫類および有翅昆虫類の代表群（イシノミ目・シミ目・トンボ目・バッタ目・カワゲラ目）を材料として、中腸上皮の由来・形成場の違いに注目した中腸上皮形成過程の高解像度な比較形態学的検討を行い、昆虫類の中腸上皮における系統進化学的議論に明確な論拠を与え、新たな系統進化シナリオを再構築することにある。
本年度は、前腸および後腸端部に形成される腸端細胞塊に由来する中腸上皮形成様式の実態を明らかにするため、バッタ目フタホシコオロギを材料として、中腸上皮形成過程の光学顕微鏡観察による組織学的検討および透過型電子顕微鏡（TEM）観察による微細構造学的検討に主に取り組んできた。その成果として、内羊膜と呼ばれる薄膜構造について、中腸上皮原基のガイドとして機能した後にも残存する可能性を示唆する観察結果や、卵黄細胞が孵化直前から1齢幼虫のごく限られた期間において、一時的に中腸上皮として機能することを示唆するTEM像を得た。腸端細胞塊由来の中腸上皮形成様式において、卵黄細胞は中腸上皮形成に関与しないと考えられているため、今後、その詳細をさらに検討する必要がある。
また、これまでに発生学的知見が皆無であったカワゲラ目のミナミカワゲラ亜目において、中腸上皮形成様式の解明を含めた比較発生学的検討の第一弾として、本亜目3科5種の卵構造を詳細に記載した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
本年度は、コオロギのほかに、卵黄細胞のみに由来する初原段階の中腸上皮が形成されるイシノミ目ヒトツモンイシノミの検討も行う予定でいた。しかし、新型コロナウイルスによる影響で、採集適地の静岡県下田市での最適時期のサンプリングが実施できず、やむを得ず代替地の栃木県宇都宮市で採集を試みたものの、採集個体から採卵できなかったため、本年度は成果が得られなかった。
またコオロギに関しても、新型コロナウイルスによる影響で研究環境の立ち上げに支障が生じたことや、2月の福島県沖地震によりTEMが一時的に使用できない状況に見舞われたこともあり、研究が遅れ、中腸上皮形成過程の全容の理解には至らなかった。しかし、このような状況下で、内羊膜や卵黄細胞に関して、昆虫類の中腸上皮形成の進化的変遷を議論する上で重要な知見を得られたことは大きな進歩と考える。
また、これまでに発生学的知見が皆無であったミナミカワゲラ亜目について、比較発生学敵検討の第一歩として、卵構造を記載できたことは大きな成果である。本成果は国際誌に掲載され、プレスリリースされた。しかし、本年度に実施予定であった、中腸上皮形成を含めたミナミカワゲラ亜目のさらなる発生学的検討に必要な固定卵を得るためのニュージーランドへの採集調査（本亜目は南半球にのみ生息する）は、新型コロナウイルスの影響によりニュージーランドへの入国がほぼ不可能となったため実施できず、研究は停滞してしまった。
以上を総合的に判断し、「やや遅れている。」と判断した。
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| 今後の研究の推進方策 |
コオロギに関しては、これまでの検討により蓄積されたデータの慎重な解析を進めつつ、内羊膜や卵黄細胞の詳細、前年度に充分な検討ができなかった腸端細胞塊由来の中腸上皮原基の形成・伸長過程を理解するため、引き続き詳細な組織学的・微細構造学的検討を実施する。中腸および中腸上皮形成を含めた発生学的検討は立体像としての理解が重要であるため、3 次元モデル構築法を取り入れ、中腸上皮形成過程の立体構造としての把握も進めていきたい。
イシノミに関しては、愛媛県産の個体から採卵された卵を提供いただき、現在観察に必要な試料作成を行っている。今後、随時検討を進めていくほか、研究に充分な数の卵を確保するため、追加採集を実施する。
また、次年度からは折衷型の中腸上皮形成を行うシミ目マダラシミ、トンボ目ホソミオツネントンボの中腸上皮形成過程の検討を開始する。前者はすでにカルチャー構築が完了しており、後者は野外での採卵を行う。
昨年度進展させることができなかったミナミカワゲラ亜目の比較発生学的研究を進めるため、来年度はニュージーランドへの渡航および現地でのサンプリングを実施予定である。
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