発生システムの進化史とその遺伝的基盤の究明

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本研究は生物が次世代に遺伝子を残すうえで重要な形質である繁殖システム、中でも昆虫類の卵生・卵胎生・胎生といった繁殖システムの進化的背景に着目した。これまでに知られてこなかった新規の胎生昆虫であるフタバカゲロウ Cloeon dipterum における胎生システムの詳細を明らかにすることで、繁殖システムの特殊化・多様化の遺伝的基盤を究明することを目的としている。昨年度までの成果により、フタバカゲロウの胎生には特殊な胚膜構造が重要であることや、その形成タイミングについて明らかとなっている。加えて、フタバカゲロウの卵内には卵黄タンパク質が蓄積されないものの、胚発生過程を通じて卵内にはタンパク質が含まれており、母体からの栄養供給を支持するような結果が得られている。本年度は、フタバカゲロウにおいて栄養供給に用いられるタンパク質の同定を中心として研究を展開した。タンパク質の同定については、SDS-PAGEによるタンパク質の電気泳動を実施し、得られたバンドに対して質量分析を実施することで同定を試みた。質量分析の参照データベースとしては、昨年度に実施したフタバカゲロウのリシーケンスデータを活用するなど、昨年度に整備した研究基盤を活かして研究を遂行することができた。この結果、フタバカゲロウの卵内には昆虫の一般的な卵黄物質である脂質の輸送や卵黄タンパク質の前駆物質など、数百のタンパク質が検出された。この結果から、本種は特殊な胚膜の形成や卵内に卵黄タンパク質が蓄積されないなどの特殊性はあるものの、胚発生過程において用いられている栄養物質は他の昆虫類と類似していることが明らかとなった。加えて、この研究で胚発生過程に用いられているタンパク質が判明したことから、栄養供給の経路を検討する上で注目すべきタンパク質および塩基配列を特定することができた。