【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】16H04840 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 共生 / 腸内微生物 / 原生生物 / セルロース / 進化 / 昆虫 / 腸内微生物群集 / セルラーゼ / 木質分解

【研究成果の概要】

シロアリの餌である木片の消化の大部分は、シロアリと1.5億年以上前に共生を開始した腸内原生生物群集が担っているが、それら原生生物の起源や共生に至った過程は未知である。本研究の主目的は、木質分解性原生生物を進化過程で喪失した「高等シロアリ」の一系統群が比較的最近、新規な木質分解性原生生物を再獲得した可能性の検証である。結果、新規原生生物は多様な高等シロアリに共生しているものの、多数の原生生物細胞が見られるのはやはり一系統群のみであること、同原生生細胞質が木片で充満していること、同原生生物を含む腸画分はセルロース分解活性を有することなど、今後の研究の基盤となる重要な情報を得ることができた。

【研究の社会的意義】

本研究では、比較的最近、新規に獲得されたと見られるシロアリ腸内微生物を題材とし、その系統と多様性、セルロース分解活性などを明らかにした。シロアリは木材の大害虫であるとともに、自然界では重要な分解者であり、その生理・生態の解明は基礎・応用科学の両面で重要である。本研究により、シロアリが腸内共生微生物を獲得する進化過程の一部が解明され、今後のシロアリ研究の基盤となる情報を得ることができた。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】16K18591 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 遺伝子 / 進化 / 社会性 / 連鎖解析 / ゲノム / 分業 / 遺伝子進化 / 昆虫

【研究成果の概要】

シロアリは、多数の個体が集合して社会を形成する。その社会では個体間での分業がおこなわれており、繁殖に専念する繁殖個体（女王・王）や、繁殖をせずに他個体への給餌等の利他行動を行う非繁殖個体（ワーカーなど）などが存在する。本研究ではシロアリの分業に関わる遺伝子、とくに非繁殖個体の個体発生に関わる遺伝子（不妊化遺伝子）を同定するため、交配実験や全ゲノム情報を利用した解析をおこなった。その結果、不妊化遺伝子が存在するゲノム領域の候補を絞り込むことができた。

【研究の社会的意義】

社会性の進化は、単細胞生物から多細胞生物細菌への進化と並ぶ、生物進化の大イベントであり、生物進化について理解を深めるために探究すべき重要な現象である。本研究では、特に複雑で巨大な社会を構築するシロアリにおいて、その社会性がどのような遺伝子によって生み出されるのかを解明することを目的とした。本研究の結果、シロアリの社会性に関わる遺伝子の候補を選定することができた。今後、それらの遺伝子の機能解析を行うことで、社会性を生み出す分子機構の解明につながる。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2016-04-01 - 2019-03-31

【配分額】4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】15H04425 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

生態学 / 進化 / 行動 / 昆虫 / 植物 / 魚類 / アリ / クローナル植物 / 行動学 / 淡水魚 / 環境

【研究成果の概要】

この研究では生物学的階層毎に分化した生態学を統合すべく階層間相互作用という観点を導入する。とくに血縁選択や性選択などの種内競争と、種間競争や擬態などの群集力学の関係に注目し理論実証両面で研究した。攻撃、協力、監視、分散行動、配偶行動などの生活史の全てにおいて、種内力学と群集力学の相互作用の存在が示唆された。個体形質の進化が種構成などの群集構造を変え、さらに群集構造の変化が構成種の形質進化の淘汰圧になる可能性を、アリ、クローナル植物、チョウ、魚類などで検討した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】18,070千円 (直接経費: 13,900千円、間接経費: 4,170千円)

【研究分野】進化生物学

【研究領域課題番号】15H05778 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

スーパージーン / 進化遺伝 / ベイツ型擬態 / シロオビアゲハ / ナガサキアゲハ / 比較ゲノム / 逆位 / 紋様形成 / 超遺伝子 / supergene / doublesex / ゲノム再編成 / 擬態紋様形成 / superegne / 進化 / 昆虫 / ゲノム / アゲハ蝶 / 擬態 / 進化生物学

【研究成果の概要】

複雑な適応形質を制御する染色体上の隣接遺伝子群「スーパージーン」の分子的実体を他に先駆けて示した。具体的には、シロオビアゲハと近縁種ナガサキアゲハの擬態を制御するスーパージーンの構造と機能を明らかにした。前者では染色体逆位、後者では構造多様性により組換えが抑制され、両種の擬態遺伝子座は平行進化で進化した可能性が示された。また、両種の擬態形質はスーパージーン内のdsx遺伝子により主に制御されることが示された。

【研究の社会的意義】

スーパージーンの概念は約100年前から提唱されているが、その実態は知られてこなかった。本研究では、スーパージーンを同定する新規手法を確立し、逆位を持たない予想外のスーパージーン、2種のアゲハの擬態の平行進化、dsx遺伝子の擬態形質の制御機構を他に先んじて明らかにした。本成果は、スーパージーンの新たなメカニズムを呈示した意味で画期的で、遺伝学、進化学、生態学などの学術分野に大きな影響を与える可能性が高い。

【研究種目】基盤研究(S)

【研究期間】2015-05-29 - 2020-03-31

【配分額】199,940千円 (直接経費: 153,800千円、間接経費: 46,140千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】24657063 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

交尾器 / 昆虫 / 配偶行動 / 精子 / 進化 / 交尾行動 / 交尾器の進化

【研究成果の概要】

昆虫類のオスの交尾器の多様性は顕著である．そうした多様性は，雌雄の交尾器の接合を通して進化してきたものである．しかし，交尾器のそれぞれの部分の機能については，その方法上の問題からほとんんど解明されていない．そこで，本研究では，新しい手法として，微細蛍光ビーズをオスの交尾器の各部に塗布し，交尾後にその蛍光ビーズがメスの腹部末端のどこに付着するのかを調べることによって，交尾器の接合部を明らかにした．大型昆虫であるカマキリ類を用いて，この手法を確立し，カマキリ類のオスの左右非対称な交尾器の機能が，メスの産卵弁を持ち上げることにあることを明らかにした．この手法は交尾器の機能解明に広く応用できる．

【研究種目】挑戦的萌芽研究

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円)

【研究分野】形態・構造

【研究領域課題番号】22770058 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

交尾器 / 顕微鏡観察技術 / 性選択 / 性的対立 / 昆虫 / 進化 / 交尾器形態

【研究成果の概要】

昆虫類などの体内受精をおこなう動物では、雄交尾器は一般に高い種間多様性を示す。しかし、より柔軟な構造であることが多い雌交尾器の多様性は過小評価されてきた。本研究では、雌交尾器形態の多様性を効率よく検出する手法を確立し、交尾器進化に果たす雌の役割を検討した。交尾中に瞬間固定された各種昆虫サンプルに対し、様々な手法を試みた結果、ベンジルアルコール・安息香酸ベンジル混合液により外骨格を透明化する手法が優れていた。この手法により、①雌交尾器の膜質部は雄交尾器形態に対応した形態を示すことが多く、②その「噛み合わせ」が、交尾時の創傷などのコストを軽減するのに重要な役割を果たしていることが明らかとなった。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2010-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)

【研究分野】発生生物学

【研究領域課題番号】20570198 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

進化 / 昆虫 / 付属肢 / 発生分化 / 発現制御 / 発生・分化 / 変態 / 発規制御

【研究成果の概要】

ショウジョウバエ成虫肢の付節形成過程では、3齢幼虫初期には転写因子BarとDacが隣り合って発現するが、その後、NubやRn、Apといった転写因子のタイムリーな発現によりBarとDacの発現が変化することで5つの付節が形成されることが明らかになった。さらに、カイコ幼虫肢の形成過程では、Nub、Rn、Apなどの転写因子が発現せず、BarとDacの発現が発生初期から変化しないことで付節は1つしかできないことも明らかとなった。これらのことから、上記転写因子の発現のタイミングにより様々な種での付節の数が決定されると考えられる。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円)