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2015 年度 実施状況報告書

ミツバチのカースト分化および脳機能に関するエピジェネティクス

研究課題

研究課題/領域番号 26450472
研究機関玉川大学

研究代表者

佐々木 哲彦  玉川大学, 学術研究所, 教授 (60235257)

研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードエピジェネティクス / DNAメチル化 / ミツバチ / カースト分化 / 性決定遺伝子 / 選択的スプライシング / ゲノム編集
研究実績の概要

真社会性昆虫のミツバチの雌は、幼虫期に与えられる餌の違いによって、女王バチと働きバチにカースト分化する。本研究課題は、このカースト分化に性決定遺伝子が関与していることを検証することを目的として計画した。性決定遺伝子は、もともとは雄と雌の分化を制御する遺伝子である。しかし、ミツバチの社会性は、働きバチという産卵機能を喪失した雌の存在によって特徴づけられるものであり、その発生メカニズムに性決定遺伝子が関与している可能性が考えられた。
26年度には、性決定遺伝子の発現カスケードの最下流に位置する遺伝子であるdoublesex遺伝子(dsx)の発現解析を行い、dsx転写産物には2種類のバリアントがあり、2種のバリアントの量比がカースト間で異なることを示唆する結果を得た。
27年度はカースト間で遺伝子発現パターンを網羅的に比較するために、女王バチと働きバチに共通する組織である脂肪体からtoal RNAを抽出して RNAシークエンスを実施した。性決定遺伝子に注目してみると、まずdsxの発現様式が異なることが再確認された。さらにcomplementary sex determination (csd)とtransformer2 (tra2)の発現パターンが異なることが示唆された。cdsはミツバチの性決定カスケードの最上流に位置し、cdsの情報はtra2を介してdsxのスプライシング・パターンを制御することが知られている。これらの結果は、カースト分化に性決定遺伝子が深く関わっていることを強く示唆するものである。
また、遺伝子の機能解析を行うために、CRISPR/Casシステムを利用したミツバチのゲノム編集に着手した。

現在までの達成度 (区分)
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

26年度は、カースト間でメチル化の異なる遺伝子のgene ontology, double sexの発現解析、脳と下咽頭腺でのメチローム解析等、計画していた内容を全て実施した。
27年度は、次世代シークエンシングによるカースト間でのトランスクリムトーム解析を実施し、doublesexのみならず、complementary sex determinationおよびtransformer2の発現様式も女王バチと働きバチで異なることを示唆する結果を得た。本研究課題を計画した段階では、性決定遺伝子が社会性昆虫のカースト分化にも関与している可能性は1つの作業仮説に過ぎなかったが、27年度の結果から、この作業仮説が妥当であったという確証を得ることができた。

今後の研究の推進方策

これまでの研究から、doublesex、complementary sex determination、およびtransformer 2の少なくとも3つの性決定関連遺伝子の発現パターンが女王バチと働きバチで異なることが示唆された。これらの遺伝子について、逆転写定量PCR法を用いて発現量とスプライシングバリアントをカースト間で比較する。カースト特異的な選択的スプライシングが起こっていることが示されると期待される。選択的スプライシングはDNAのメチル化によって調節されている可能性が考えられる。そこで選択的スプライシングが起こる領域について、バイサルファイト・シークエンス法でDNAのメチル化の状態を明らかにする。
また、遺伝子機能解析法を確立するために、CRISPR/Casシステムを利用したミツバチのゲノム編集法の開発を継続する。

次年度使用額が生じた理由

2015年度末に物品を購入した際に、1375円の残額が生じた。

次年度使用額の使用計画

2016年度の物品費として使用する。

  • 研究成果

    (8件)

すべて 2016 2015 その他

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (6件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Expression profile of the sex determination gene doublesex in a gynandromorph of bumblebee, Bombus ignitus.2016

    • 著者名/発表者名
      Ugajin A, Matsuo K, Kubo R, Sasaki T, Ono M.
    • 雑誌名

      Naturwissenschaften

      巻: 103 ページ: e17

    • DOI

      10.1007/s00114-016-1342-7

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [学会発表] ミツバチ脳の社会性行動を制御する候補遺伝子mKastの発現解析と、機能解析に向けたゲノム編集法確立の試み2016

    • 著者名/発表者名
      河野大輝、末次翔太、金子九美、山根篤大、竹内秀明、佐々木哲彦、久保健雄
    • 学会等名
      日本昆虫学会第76回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学、大阪府堺市
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-29
  • [学会発表] ミツバチにおける新規セリン/スレオニンキナーゼ型初期応答遺伝子の解析2016

    • 著者名/発表者名
      宇賀神 篤、内山 博允、宮田 徹、佐々木 哲彦、矢嶋 俊介、小野 正人
    • 学会等名
      日本昆虫学会第76回大会
    • 発表場所
      大阪府立大学、大阪府堺市
    • 年月日
      2016-03-26 – 2016-03-29
  • [学会発表] ミツバチにおけるセリン/スレオニンキナーゼをコードする新規初期応答遺伝子の解析2015

    • 著者名/発表者名
      宇賀神 篤、内山 博允、宮田 徹、佐々木 哲彦、矢嶋 俊介、小野 正人
    • 学会等名
      第38回日本分子生物学会
    • 発表場所
      神戸国際会議場、兵庫県神戸市
    • 年月日
      2015-12-01 – 2015-12-04
  • [学会発表] クロマルハナバチのジナンドロモルフに関する解析2015

    • 著者名/発表者名
      宇賀神篤、松尾晃史朗、久保良平、佐々木哲彦、小野正人
    • 学会等名
      日本動物学会第86回新潟大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター、新潟県新潟市
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-19
  • [学会発表] ミツバチのダンスコミュニケーションの分子・基盤解析解析に向けたゲノム編集の試み2015

    • 著者名/発表者名
      久保健雄、佐々木哲彦
    • 学会等名
      日本動物学会第86回新潟大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター、新潟県新潟市
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-19
  • [学会発表] 異種生物を利用した新規遺伝子機能解析系2015

    • 著者名/発表者名
      池田 隆、内山郁夫、佐々木哲彦、升井伸治
    • 学会等名
      日本動物学会第86回新潟大会
    • 発表場所
      新潟コンベンションセンター、新潟県新潟市
    • 年月日
      2015-09-17 – 2015-09-19
  • [備考] 佐々木哲彦研究室

    • URL

      http://www.tamagawa.jp/graduate/brain/staff/labs/sasaki.html

URL: 

公開日: 2017-01-06  

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