2019 Fiscal Year Annual Research Report
Molecular developmental basis of the asexual reproductive mode "stolonization" in syllid annelids
| Project/Area Number |
18H04006
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
三浦 徹 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 教授 (00332594)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
越川 滋行 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (30714498)
林 良信 慶應義塾大学, 法学部(日吉), 講師 (70626803)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
|
| Keywords | ストロナイゼーション / 生活史 / 放精放卵 / 神経系 / 表現型可塑性 / 繁殖様式 / ボディプラン |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
環形動物門多毛綱シリス科の種では、出芽のように個体の一部から生殖腺を持つ個体(ストロン)が繁殖のために出現し、親個体から分離したのち遊泳し、放 卵・放精を行う(ストロナイゼーション)。本研究課題では、シリスの示す無性生殖様式であるストロナイゼーションの発生機構を明らかにすることを目的としている。特に後胚発生 において体軸の途中に頭部ができる仕組みについて焦点を当てる。
2018年度は、飼育誘導系の確立に力点を置き、安定してミドリシリスを維持することはもちろん、日照条件・月照条件を人工気象機で制御することで個体間での 繁殖を同調させるシステムを確立した。また、一生のライフサイクルを研究室で回せるようになったため、各発生ステージの詳細な観察と、要する期間について も明らかとなった。この成果については、日本動物学会誌Zoological Scienceに受理・掲載され、論文賞を受賞した。2019年度は、確立した飼育実験系を用いて、効率的にストロナイゼーションを誘導し、その過程で起こる組織学的な変化について詳細に観察した結果、ストロンの 頭部になる部分の内部の神経節が肥大成長し、「脳」に相当する神経節を形成することで、自律的な遊泳活動や異性の認識などが行えるようになることが明らかとなった。また、トランスクリプトームデータに基づいた遺伝子データベースが構築され、発生や再生、繁殖に重要な役割を果たす遺伝子群の配列を網羅的に把握することができた。遺伝子の組成について、論文化を目指している。
更に、ストロナイゼーションの過程において、主要な発生制御因子の発現解析を、リアルタイム定量PCRを用いて行った。その結果、体幹部の途中に頭部形成遺伝子が発現上昇することにより、ストロンの頭部の位置が決定されることが明らかとなった。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
前年度に発表した、ミドリシリスの生活史の解明および飼育系の確立に関する論文を動物学会誌であるZoological Science誌に発表したが、これが思いがけずZoological Science Award（論文賞）の受賞に繋がった。これは、繁殖様式が極めて特異であるにも関わらず、非モデル生物であるが故に研究が立ち後れていた研究対象に対し、様々な研究を行えるようなプラットフォームを整備したことが評価されたものであると思われる。このことは、実際に発生ステージを定義し、それに沿って遺伝子発現解析を効率的に行えるようになったことからも言えることである。また、詳細な神経系の構築過程についても、共焦点顕微鏡と蛍光分子マーカーを用いた観察により、明らかとなりつつあり、これについても論文化を目指しており、研究の進展は良好であると言える。
|
| Strategy for Future Research Activity |
これまでに、生活史を通して観察することができるようになったミドリシリスであるが、未だに解明されていない生物学的特徴が多々ある。ストロナイゼーションにおいても、どのようにして頭部の位置が決まるのか、ホルモンや生殖細胞の分化との関連についても、関連遺伝子の発現動態などから突き止めていきたいと考えている。また、遺伝子の機能解析についても、RNA干渉法やゲノム編集なども視野に入れて、試みを行う。また、ミドリシリスの親個体と、遊泳繁殖個体はその行動も大きく異なることから、神経的な制御機構も異なることが考えられるため、様々な神経マーカーなどを用いた観察も行う予定である。
|
