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2013 年度 実績報告書

ソシオゲノムの進化:カースト分化を規定する遺伝子群の解明

公募研究

研究領域複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
研究課題/領域番号 25128705
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

研究機関富山大学

研究代表者

前川 清人  富山大学, 大学院理工学研究部(理学), 准教授 (20345557)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2015-03-31
キーワード発生・分化 / 昆虫 / 進化 / 遺伝子 / 生理学
研究概要

動物には,極めて高度な社会性を獲得したグループが存在する。その代表例である社会性昆虫がもつゲノム(=ソシオゲノム)には,複数の表現型(カースト)の設計図が織り込まれており,個体としての表現型が協調して「コロニーという総体」を作り上げる設計図をも織り込まれている点が特筆に値する。特にシロアリでは,各カーストの役割や形態が特殊化しているため,コロニーから各カーストを切り離して維持することは不可能である。したがって進化の過程では,各カーストを特徴づける形質と,協調や分業をもたらす複数の因子がほぼ同時に獲得されたと考えられる。本研究は,カースト分化を規定する未知の因子群を明らかにすることを目指し,兵隊・ワーカー・生殖カーストへの分化前の個体の特定に成功したヤマトシロアリReticulitermes speratusに注目する。本年度はまず,網羅的なトランスクリプトーム解析(RNA-seq)を行うためのライブラリーを作製した。各カーストの分化誘導過程において,ガットパージ(昆虫の脱皮前に生じる腸内容物の放出)を指標として,(1) 分化前,(2) ガットパージ直前,(3) ガットパージ中,(4) 分化後,の各個体を10頭ずつ回収した。異なるコロニーに由来するトリプリケートを用意し,頭部と胸腹部に分けた計72ライブラリーの作製が完了した。さらに,新学術領域研究「ゲノム支援」のサポートを受けて,本種の新規ゲノム解読にも着手した。ペアエンドライブラリー(250と800bp)およびメイトペアライブラリー(3k, 5k, 8k, 10k)の作製とシーケンスが完了し,順調に解析が進行している。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

当初の計画になかった本種の新規ゲノム解読を,新学術領域研究「ゲノム支援」のサポートにより着手することができた。

今後の研究の推進方策

作製したライブラリーのシーケンスが完了し次第,ゲノムをフレームとしたRNAseq解析を遂行し,各カースト分化時に働く遺伝子群を詳細にリストアップする。各候補遺伝子の遺伝子重複の有無や程度を明らかにしながら,各遺伝子のco-option の詳細な検討や,アイソフォームの特定および機能解析を進める。本計画の最終年度のため,成果を取り纏めてハイグレードなジャーナルを目指した論文執筆も進める。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (4件) (うち査読あり 4件) 学会発表 (14件) (うち招待講演 1件) 図書 (1件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] Cellulolytic protist numbers rise and fall dramatically in termite queens and kings during colony foundation.2013

    • 著者名/発表者名
      Shimada K, Lo N, Kitade O, Wakui A & Maekawa K
    • 雑誌名

      Eukaryotic Cell

      巻: 12 ページ: 545-550

    • DOI

      10.1128/EC.00286-12

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hox gene Deformed is likely involved in mandibular regression during presoldier differentiation in the nasute termite Nasutitermes takasagoensis.2013

    • 著者名/発表者名
      Toga K, Saiki R & Maekawa K
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution

      巻: 320 ページ: 385-392

    • DOI

      10.1002/jez.b.22512

    • 査読あり
  • [雑誌論文] High Laccase2 expression is likely involved in the formation of specific cuticular structures during soldier differentiation of the termite Reticulitermes speratus.2013

    • 著者名/発表者名
      Masuoka Y, Miyazaki S, Saiki, R, Tsuchida T & Maekawa K
    • 雑誌名

      Arthropod Structure & Development

      巻: 42 ページ: 469-475

    • DOI

      10.1016/j.asd.2013.08.003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Construction and characterization of normalized cDNA libraries by 454 pyrosequencing and estimation of DNA methylation levels in three distantly related termite species.2013

    • 著者名/発表者名
      Hayashi Y, Shigenobu S, Watanabe D, Toga K, Saiki R, Shimada K, Bourguignon T, Lo N, Hojo M, Maekawa K & Miura T
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 8 ページ: e76678

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0076678

    • 査読あり
  • [学会発表] ドーパミンがネバダオオシロアリの個体間相互作用と兵隊分化に及ぼす影響.2014

    • 著者名/発表者名
      井上享也,矢口甫,佐々木謙,前川清人
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      20140327-20140328
  • [学会発表] シロアリが示す高度な社会システムの発生遺伝学的な背景を探る.2014

    • 著者名/発表者名
      前川清人,重信秀治,三浦徹
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会
    • 発表場所
      高知大学
    • 年月日
      20140327-20140327
    • 招待講演
  • [学会発表] シロアリのカースト分化における社会生理機構に関するトランスクリプトミクス.2014

    • 著者名/発表者名
      渡邊大,松波雅俊,林良信,重信秀治,三浦徹,前川清人
    • 学会等名
      第61回日本生態学会
    • 発表場所
      広島大学
    • 年月日
      20140316-20140316
  • [学会発表] Transcriptome analysis of soldier differentiation in the incipient colony of the damp-wood termite Zootermopsis nevadensis.2014

    • 著者名/発表者名
      Yaguchi H, Shigenobu S, Maekawa K
    • 学会等名
      The 10th Pacific-Rim Termite Research Group Conference
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      20140226-20140228
  • [学会発表] Expression and function analyses of the hormone signaling genes during soldier differentiation of the termite Zootermopsis nevadensis.2014

    • 著者名/発表者名
      Masuoka Y, Maekawa K
    • 学会等名
      The 10th Pacific-Rim Termite Research Group Conference
    • 発表場所
      Kuala Lumpur, Malaysia
    • 年月日
      20140226-20140228
  • [学会発表] ヤマトシロアリの幼形生殖虫分化における幼若ホルモンの部位特異的な発達制御.2013

    • 著者名/発表者名
      斉木亮太,前川清人
    • 学会等名
      第84回日本動物学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] ネバダオオシロアリのRNA-seq解析により同定された兵隊分化を規定する遺伝子.2013

    • 著者名/発表者名
      矢口甫,重信秀治,前川清人
    • 学会等名
      第84回日本動物学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] アリの寒冷環境への適応とカースト進化をもたらす分子機構.2013

    • 著者名/発表者名
      宮崎智史,前川清人
    • 学会等名
      第84回日本動物学会
    • 発表場所
      岡山大学
    • 年月日
      20130926-20130926
  • [学会発表] タカサゴシロアリの性とリンクした兵隊分化:雌雄職蟻の幼若ホルモン量の比較解析.2013

    • 著者名/発表者名
      半本秀太朗,渡邊大,三浦徹,前川清人
    • 学会等名
      第73回日本昆虫学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130916-20130916
  • [学会発表] シロアリのカースト特異的なクチクラタンニングにおけるホルモン関連遺伝子の役割.2013

    • 著者名/発表者名
      増岡裕大,前川清人
    • 学会等名
      第73回日本昆虫学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130916-20130916
  • [学会発表] ネバダオオシロアリのソルジャー分化に生体アミンが与える影響.2013

    • 著者名/発表者名
      井上享也,矢口甫,佐々木謙,前川清人
    • 学会等名
      第73回日本昆虫学会
    • 発表場所
      北海道大学
    • 年月日
      20130914-20130914
  • [学会発表] シロアリにおける化学的防衛のためのジテルペン合成に関わる遺伝子の進化.2013

    • 著者名/発表者名
      北條優,重信秀治,林良信,前川清人,三浦徹,徳田岳
    • 学会等名
      第15回日本進化学会
    • 発表場所
      筑波大学
    • 年月日
      20130828-20130828
  • [学会発表] シロアリのカースト分化におけるクチクラタンニング遺伝子の発現及び機能解析.2013

    • 著者名/発表者名
      増岡裕大,宮崎智史,斉木亮太,土'田努,前川清人
    • 学会等名
      第49 回日本節足動物発生学会大会
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      20130608-20130608
  • [学会発表] シロアリの兵隊特異的な器官形成におけるHoxとホルモン受容体遺伝子の機能解析.2013

    • 著者名/発表者名
      栂浩平,新美輝幸,前川清人
    • 学会等名
      第49 回日本節足動物発生学会大会
    • 発表場所
      つくば市
    • 年月日
      20130608-20130608
  • [図書] Juvenile Hormones and Juvenoids: Modeling Biological Effects and Environmental Fate2013

    • 著者名/発表者名
      Toga K & Maekawa K
    • 総ページ数
      401 Pages (pp. 67-81)
    • 出版者
      CRC Press
  • [備考] 兵隊特異的なクチクラ形成とLaccase2遺伝子の役割

    • URL

      http://www.sci.u-toyama.ac.jp/bio/maekawa-lab/research12.html

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公開日: 2015-05-28  

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