社会性昆虫における繁殖個体の多産と長寿を支える代謝分業システムの解明

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1. 代謝負荷の評価：　シロアリの繁殖個体を用いた試験を行うために、まず京都・滋賀のフィールドから成熟した王と女王が存在するヤマトシロアリのコロニーを十分量採集し、試験に用いるまで安定な実験室条件下で維持管理した。彼らの代謝負荷を評価するため、同数のワーカーに対して供与する女王の数を変えた複数の処理区を用意し、一定飼育期間後ワーカーの生存率および体重、生体分子酸化傷害量（マロンジアルデヒド量）を求めた。その結果、供与した女王の数はワーカーの生存率に負の効果をもつことを明らかにした。一方で、生体分子酸化傷害量に処理区間の差はなかった。これらの結果は、シロアリにおける代謝負荷の存在を示唆するとともに、代謝負荷が酸化傷害を伴わない可能性あるいは酸化傷害の標的分子がマロンジアルデヒドではない可能性を示す。2. 代謝経路の推定：　繁殖に要求されるシロアリのワーカーと王、女王の代謝経路（中心炭素代謝経路）を明らかにするため、２つのオミクス解析を行なった。まず、ヤマトシロアリのRNA-seqデータを用いて、中心炭素代謝経路を構成する(i)解糖系と(ii)ペントースリン酸経路、(iii)TCA回路の遺伝子発現量をカースト間で比較解析した。さらに、ガスクロマトグラフィー質量分析装置（GC-MS）を用いたヤマトシロアリのメタボローム解析を行い、カースト間における代謝成分量を比較解析した。その結果、ヤマトシロアリのカースト間における代謝経路が大きく異なることを明らかにし、特に女王で特異な代謝経路を特定した。