2019 Fiscal Year Research-status Report
Regulation mechanisms of metamorphosis depending to crowded condition
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18K14796
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| Research Institution | Nihon University |
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Principal Investigator |
栂 浩平 日本大学, 文理学部, 助手 (10726798)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 変態 / 混み合い / 環境応答 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
変態は多くの動物の生活史で見られる現象である．変態の進行は様々な外的な要因によって制御されるが，外的要因を発生過程に反映させる機構は不明な点が多い．一部の甲虫では，混み合いによって変態が抑制され，幼虫脱皮を繰り返すが，混み合いから解放されると変態する．混み合いという環境要因を認識し，発生過程を可塑的に変化させる機構はどのようなものだろうか．本研究では混み合いによる変態抑制に関わる発生遺伝学的な機構を明らかにするため，以下の解析を行った．
前年度において，ジャイアントミルワームを用いたRNAシーケンス解析により，混み合い条件で発現が上昇する遺伝子を22個見つけていた．ジャイアントミルワームはRNAiが効果的な種であるが，本年度はRNAiを効率的に行う手法の確立をまず行った．その結果をもとに，本年度はこのうち10個の遺伝子についてRNAiによる機能解析を行った．その結果，最も有意に混み合い条件で発現していた遺伝子が混み合いに応答して変態を抑制していることがわかった．この遺伝子は，匂い受容に関わる遺伝子として知られるが，匂い受容器である触覚では発現しておらず，脂肪体で高発現していることを突き止めた．この遺伝子は変態に関わるという報告はモデル昆虫でも無く，本種の混み合いへの応答性の獲得と関係しているかもしれない．また，この結果は，脂肪体が混み合いに対する応答性を決定するのに重要であることも示唆している．これらの内容は第90回日本動物学会にて発表した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究計画では，混み合いに応答した遺伝子をRNAシーケンス解析により特定し，RNAiによる機能解析を目標としていた．それらの中には，ジャイアントミルワームが混み合いへの応答を可能にする遺伝子が含まれると考えられる．RNAシーケンス解析による候補遺伝子の探索とRNAiを組み合わせ，本年度は混み合いに応答して発現が上昇する10個の候補遺伝子の機能解析を行うことができた．この中で混み合いに応答した変態抑制に関わる遺伝子を一つでも特定できた．また，その遺伝子が発現している組織の特定もできた．
ジャイアントミルワームの幼虫は，隔離することで変態を促進できる．混み合い条件と比較して隔離条件で高い遺伝子をRNAシーケンス解析により見つけていた．これらの遺伝子の多くはこれまでに昆虫の変態に関わることが報告されていない遺伝子であった．今年度はこれらのうち，3遺伝子について，RNAiによる機能解析を行うことができた．その結果，Vri遺伝子のノックダウンにより隔離条件にも関わらず変態が進行しなくなった．このことはこの遺伝子が隔離に反応して変態を促進する役割を担っている可能性がある．今後は，発現組織の特定や他の変態に関わる遺伝子の発現パターンと比較することで，この遺伝子の機能を明らかにする必要がある．
これらの結果は，日本動物学会において口頭発表することができた．
以上のことから，予定していた混み合いによる変態抑制に関わる原因遺伝子の特定ができた点やその成果報告ができたことから，おおむね順調に研究を遂行できたと言える．
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| Strategy for Future Research Activity |
昆虫の変態はホルモンなど様々な内的な要因と関係する．今回特定した遺伝子は，それらとどのように関係しているのかを明らかにすることで，ジャイアントミルワームの混み合いへの応答性を可能にする分子機構に迫れると考えている．現在までにエクダイソンの上昇の制御が混み合いへの応答性と関係していることを突き止めているため，この現象に，今回特定した遺伝子がどう関わるのか明らかにしていく予定である．また，他の候補として挙がった遺伝子についても同様に調べ，混み合いに応答した変態調節機構の全貌の解明を目指す．
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| Causes of Carryover |
本研究ではRNAi法による遺伝子の機能解析を行ったが，効果は見られているものの，再現性に不安が残り，RNAiの効果をより発揮できる方法の検討を行った．これにより，予定より研究遂行に時間を要した．同時に標的遺伝子の詳細な作用機構解明に関する研究が遂行できず，差額が生じてしまった．しかし，来年度にこれを行うと同時に，成果を投稿論文としてまとめる予定である．
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Research Products
(2 results)
