昆虫における折り畳まれた原基形成を介した三次元形態形成機構の解明

阐明昆虫折叠原基形成介导的三维形态发生机制

基本信息

批准号：
20J10841
负责人：
足立晴彦
金额：
$ 1.47万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J10841/
关键词：
節足動物脱皮折り畳みカブトムシツノゼミ

项目摘要

前年度において、RNAiによる解析で、カブトムシの角原基の折り畳み形成に関与する複数の遺伝子を見出し、また、関与が予想される細胞動態もいくつか見つかってきた。一方で、角原基の折り畳みパターンを配置する位置情報（特に、2つの同心円パターンや細胞分裂パターンの配置）が何に由来するのかは全くわかっていなかった。そこで、角原基の外側（幼虫のクチクラ殻）と内側の構造を調べると、まず幼虫のクチクラ殻の内側に、他の領域とは全く異なる2点の突起構造を発見した。また、角原基の内側では、将来角原基ができるであろう領域では、ほとんど筋肉がなく、そうではない領域に、放射状の筋肉が多く確認できた。特に興味深い結果は、気管、もしくは筋肉のような構造が2本、幼虫のクチクラ殻に存在した2つの突起構造とつながるように存在していたことである。これらの構造が、実際に、位置情報源になっているかどうかを実験的に確かめることはできなかったが、位置情報源となりうる構造を見出せたのは、大きな進展である。昆虫を含む節足動物の折り畳まれた原基形成を介した形態形成について、固定サンプルでの解析では詳細な機構の解明が難しいことが判明したため、上記の課題に対して、生体の解析が行える生物モデルの探索を上記と並行して行った。その結果、ヨーロッパイエコオロギの産卵管やミナミヌマエビの額角の脱皮直前のクチクラにおいて、カブトムシやツノゼミで見られるような方向性のある等間隔な折り畳みが確認された。特に、ミナミヌマエビは身体が透明で、小型の水生生物であるといった観点から、生きた状態での折り畳み発生プロセスの観察に有用であることが考えられた。

在上一年，RNAi分析揭示了甲虫中角原始折叠的多个基因，并且还发现了一些预计将涉及的几种细胞动力学。另一方面，尚不清楚所有位置信息用于放置角原始的折叠图案（尤其是两个同心圆形图案和细胞分裂模式的排列）。因此，当我们研究角原基（幼虫的角质层壳）以外的结构时，我们首先发现了幼虫的角质层壳内部的两个突出结构，这些结构与其他区域完全不同。此外，在喇叭原始中，将来会形成喇叭原始的区域几乎没有肌肉，并且在将来会形成喇叭原发的地区，许多径向肌肉都可以看到。一个特别有趣的结果是，存在两个气管或肌肉样结构的方式，该结构与幼虫的角质层壳中存在的两个突出结构相连。尽管不可能通过实验验证这些结构是否确实用作位置信息源，但这是我们能够找到可以用作位置信息源的结构的主要开发。正如人们发现，包括昆虫在内的节肢动物中形态发生的详细机制难以通过与固定样品的分析来阐明详细的机制，与上述研究同行研究了上述挑战，以发现可以分析活生物体的生物学模型。结果，如在rhinoceros甲壳虫和角质百合中所见，在淋上欧洲房屋板球和南部百合虾南部的额头角之前，在表皮中观察到了方向性的褶皱。特别是，人们认为南方大虾对观察其生活状态的折叠过程很有用，因为他们的身体是透明的和小的水生生物。