ミツバチの脳で領野特異的、行動特異的に発現する遺伝子の同定と解析

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 12048210
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 久保 健雄 東京大学, 大学院・薬学系研究科, 助教授 (10201469)
• Keywords: ミツバチ / 社会性昆虫 / 高次行動 / 脳 / キノコ体 / カースト / 遺伝子発現 / cDNAクローニング

Research Abstract

ミツバチは社会性昆虫であり、雌が女王蜂(生殖カースト)と働き蜂(労働カースト)に分化している。また、働き蜂は羽化後の日齢にともなって、育児から門番、採餌へと行動が変化(分業)する。ミツバチの脳では、感覚統合や記憶・学習の中枢であるキノコ体が顕著に発達しており、キノコ体を構成する介在神経細胞(ケニヨン細胞)の数はカースト間で異なること、またキノコ体の形態は育児蜂と採餌蜂で異なることが知られている。本研究では、ミツバチの社会行動を規定する脳内の分子的基盤を解明する目的で、ミツバチの行動依存的にキノコ体で発現する遺伝子をdifferential display法にて検索、解析した。
その結果、働き蜂に比べて女王蜂のキノコ体で強く発現する遺伝子Q7を初めて同定した。この遺伝子の発現部域を解析する目的で、女王蜂と働き蜂の頭部と胸部、腹部での発現を調べたところ、女王蜂のキノコ体に加えて、女王蜂の腹部(卵巣)でも強く発現することが判明した。これらの知見は、Q7遺伝子産物が、産卵などの女王蜂固有な行動(脳)と、それに対応した生理状態(卵巣の発達)の協調的な制御に関わることを示唆しており、ミツバチのカースト分化の分子機構を知る上で重要な手掛かりを与えるものと思われる。現在、Q7遺伝子のcDNAクローニングを進めており、約10kbpに及ぶ配列を決定したが、これまでのところORFは見出されていない。この他にも本研究では、スズメバチへの攻撃性を指標に門番蜂を採取し、逃避蜂に比べて門番蜂の脳で選択的に発現する遺伝子の候補をdifferential display法で多数、同定した。さらに、キノコ体を構成する2種類の介在神経細胞(大型と小型のケニヨン細胞)のそれぞれに特異的に発現する遺伝子のcDNAクローニングを行った。

Research Products

• [Publications] Azusa Kamikouchi: "Concentrated expression of the genes for Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and protein kinase C in the mushroom bodies of the honeybee Apis mellifara L."J.Comp.Neurol.. 417. 501-510 (2000)
• [Publications] Kazuaki Ohashi: "Functional flexibility of the honey bee hypopharyngeal gland in a dequeened colony."Zool.Sci.. 17. 1089-1094 (2000)
• [Publications] 久保健雄: "ミツバチの社会性をめぐる分子生物学-昆虫の社会性の進化にどのようにアプローチするか-"蛋白質核酸酵素. 45. 1229-1236 (2000)
• [Publications] 久保健雄: "行動の分子生物学 社会性昆虫(ミツバチ)の行動と遺伝子"山元大輔 編 Springer-Verlag Tokyo,Inc.. 7