Evolutionary origin of insect metamorphosis: Insights from ametabolous insects

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本研究では、昆虫がどのようにして変態する能力を獲得したのか、という問いに答えることを目指し、昆虫の変態の共通原理とその進化的起源は何かを明らかにすることを目的とする。この目的のために、これまでほとんど研究されてこなかった無変態昆虫において、幼若ホルモンがどのような機能をもつのか、そして幼若ホルモン経路がどのように働くのかを明らかにする。2022年度の主な成果は以下の通りである。(1)マダラシミにおけるMEKRE93 pathwayの機能解析: マダラシミにおける幼若ホルモンシグナリング機構、およびその役割を明らかにするために、MEKRE93 pathwayを担う遺伝子について機能解析を行った。成虫化を誘導する転写因子E93においては、無変態昆虫と不完全・完全変態昆虫との発現比較解析から、胚子期における発現量・発現タイミングのシフトが昆虫の変態を駆動する力として働いた可能性を見出した。また、E93のノックアウト系統の樹立に成功し、変異体では成虫化のタイミングが顕著に遅延するという興味深い表現型を見出した。また、JH受容体等の他の遺伝子についてもノックアウト系統の樹立を進めた。(2)マダラシミにおける遺伝子機能解析系の整備: 上述のゲノム編集法に加えて、外来遺伝子をマダラシミで発現させるためのトランスジェニック法の開発を行った。複眼で発現するEGFP遺伝子カセットをマーカーとしてpiggyBacベクター系を用いて遺伝子組換えを試みたところ、期待通りの遺伝子組換え系統を作出することができた。胚子期・幼虫期でのマーカー遺伝子の発現は弱く改善が必要であるものの、遺伝子組換え効率は十分実用レベルにあった。今後の遺伝子機能解析系として遺伝子組換えは有力な手法であると考えられる。