Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

シオカワコハナバチ / 社会性 / コハナバチ科 / トランスクリプトーム / フェロモン / ハナバチ / 発現遺伝子 / トランスクリプトーム解析 / フェロモン分析

昨年度に引き続き、社会性の有無について種内で多型が見られるシオカワコハナバチを用いて、多型をもたらす遺伝子的背景の解析を行った。シオカワコハナバチの札幌集団では、同じ集団の中で、メスが働き蜂を生産して社会性の巣を作る場合と、単独のまま繁殖を行う場合がある。春世代のメスはすべて単独性であるが、夏世代では多型が現れる。シオカワコハナバチの札幌集団の春世代のメス、夏世代の単独性メス、夏世代の社会性巣の女王および働き蜂からRNAを抽出し、次世代シーケンサーによって分析して発現遺伝子のプロフィールを比較したところ、春世代のメス、夏世代の女王、夏世代の単独性女王それぞれが明確に異なる独自の遺伝子発現プロフィールをもっていることが分かった。特に夏世代の女王のそれは、他の２つのものと比べて顕著に異なっていた。現在、これらの違いがどのような遺伝子によってもたらされているのかを解析している。
一方、発現遺伝子の差がどのような表現型の違いとして現れているのかを明らかにするため、今年度はメスの体表炭化水素のGC-MS分析も行った。その結果、女王においてのみ分泌量が多いとみられる物質があったが、その物質が巣内でどのような役割を果たしているのかについてはまだわからない。

シロアリ / 社会性 / ゲノミクス / DNAメチル化 / カースト / 遺伝子発現 / 形態形成因子 / トランスクリプトーム / ゲノム / ソシオゲノミクス / カースト分化 / コミュニケーション / RNA-seq / 兵隊 / 分化経路 / 個体間相互作用 / フェロモン / 形態形成

本研究課題では、社会性昆虫であるシロアリ類について、社会性のゲノム基盤の解明を目的として近年飛躍的に進歩した次世代シーケンシング技術を用いた研究を進めてきた。トランスクリプトーム解析および遺伝子発現解析から、オオシロアリにおける兵隊カーストの分化過程における大顎形成に関わる遺伝子が同定された。また近縁種との比較から、シロアリ祖先系統で多くの遺伝子のアミノ酸非同義置換率が上昇し、正の自然選択圧働いていることが示された。さらに、遺伝子のメチル化のレベルとカースト特異的発現の間には負の相関があることと、遺伝子重複がカースト分化などの高度な社会性に繋がったことなどが示唆されている。

アリやシロアリなどの社会性昆虫では、発生過程において個体の形態や行動が明確に分化する「カースト分化」という現象を伴う高度な社会性（真社会性）が見られる。これまで、近代的な分子生物学的手法を用いた研究がアリ・ハチを中心に行われてきたが、シロアリの社会性については研究が後れており、社会性の原理の理解には至っていなかった。本研究では、シロアリのいくつかの種を用いて、トランスクリプトームおよびゲノム解析から、社会性に関わるゲノム基盤を解明しようとするもので、研究開始当初には想像だにしなかった多くの成果を得るに至っている。これらの研究成果から、動物の社会とは何かにつちえ答えが得られることが期待される。

社会性 / ホルモン / フェロモン / 自己組織化 / ソシオゲノミクス / シグナル伝達分子 / カースト / RNA-seq / RNAi / カースト分化 / 遺伝子重複 / リポカリンタンパク

本研究課題では,シロアリ類の社会組織化の調節メカニズムについて,フェロモンやホルモンなどのシグナル伝達分子に着目し多角的に解明を試みた.本研究により,内分泌因子が環境要因を媒介し,下流の発生制御因子の発現パターンを調節することにより,カースト特異的な形態へと発生することが明らかになった.また,様々な外分泌腺からのカースト特異的なフェロモンによるコロニー調節機構が示唆された.さらにトランスクリプトーム解析に基づいて遺伝子カタログを作成し,大規模かつ詳細な発現解析などが可能となった.

【研究分担者】
前川清人	富山大学	大学院理工学研究部(理学)	准教授	(Kakenデータベース)
重信秀治	基礎生物学研究所	生物機能解析センター	特任准教授	(Kakenデータベース)