コガネムシの構造色の多様性を作り出す分子機構、ゲノム進化機構および適応的意義

2023 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22H02365
• 配分区分: 補助金
• 研究機関: 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構
• 研究代表者: 神村 学 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 本部, 主席研究員 (60370649)
• 研究分担者: 鈴木 倫太郎 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 上級研究員 (00399429) ; 横井 翔 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 主任研究員 (40773073) ; 秦 珠子 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (50370672) ; 弘中 満太郎 石川県立大学, 生物資源環境学部, 准教授 (70456565) ; 土屋 渉 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 主任研究員 (70844744)
• 研究期間 (年度): 2022-04-01 – 2024-03-31
• キーワード: 構造色 / コガネムシ / 多型 / 遺伝子

研究実績の概要

昆虫の構造色が作る色彩は地域個体群や個体ごとに異なることが多いが、構造色にこのような多様性が生じる仕組みは分かっていない。申請者はこれまでに、コガネムシの構造色発色に必須の遺伝子LCP1を発見し、LCP1が構造色の性質を決める2つの光学特性のうちの強度を制御している可能性を示した。そこで本研究では、構造色のもう一つの性質である波長の制御に特に注目しながら、LCP1がコガネムシの構造色の多様性を生み出す仕組みを解析する。
昨年度は、緑色、茶色、黒色の構造色多型を持つリュウキュウツヤハナムグリの奄美亜種を材料に用いてゲノム解析を行い、LCP1遺伝子の終止コドン近辺に存在する欠失の多型がこれらの構造色型を制御している可能性があることを示した。本年度は、PCRにより多数個体のLCP1遺伝子の遺伝子型を調べたところ、緑色型は例外なく欠失無しのホモ、茶色型は例外なく欠失有り無しのヘテロ、黒色型には欠失有りのホモと欠失有り無しのヘテロの両方のタイプがあることがわかった。次に、蛹期でのLCP1 mRNAの発現動態を調べた。緑色型と茶色型はともに蛹期の中期にLCP1 mRNAを強く発現していたが、黒色型には強く発現する個体とほとんど発現しない個体がいることがわかった。黒色型のLCP1の遺伝子型を調べ見てみたところ、強く発現した個体の遺伝子型は欠失有りのホモ、ほとんど発現しない個体は欠失有り無しのヘテロであった。後者は、茶色型と同じ遺伝子型のLCP1を持つが、発現が抑えられるために黒色になったと考えられる。以上の結果から、リュウキュウツヤハナムグリ奄美亜種においては、LCP1が複数のメカニズムを通して構造色の色彩型を制御している可能性が強く示唆された。

現在までの達成度 (段落)

令和5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5年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [学会発表] コガネムシの構造色を生み出す 分子メカニズム (2023)
  • 著者名/発表者名: 神村 学
  • 学会等名: 第59回日本節足動物発生学会大会
• [学会発表] 昆虫の構造色発色の分子機構の解明と利用を目指して (2023)
  • 著者名/発表者名: 神村 学
  • 学会等名: 第21回構造色シンポジウム