昆虫は、如何にして体節特異的に体液環境へ応答し、形質を多様化させているのか？

昆虫は開放血管系であり、全ての細胞が同一の体液に曝される。体液中のホルモンの刺激によって幼虫から蛹へと変態するが、このとき幼虫型の細胞は細胞死により除去されるか、もしくは再構成され蛹型になる。同一の体液に曝されるにも関わらず、細胞によって異なる変化が誘導される。この要因については、これまでほとんど明らかになっていない。そこで本研究では、モデル昆虫であるカイコを用いてこの謎を明らかにする。そのことにより、一般生物学の進展への寄与および新たな害虫防除技術への応用の基盤を作ることを目的とする。まず体液環境への応答の分子機構の解析のため、栄養条件またはホルモン状態を操作し、そのことによる遺伝子発現への影響を検証した。具体的にはRNAシークエンスにより、発現した全ての遺伝子を検出、定量化し、条件間での比較解析を行なった。その結果、分子機構に関わることが期待される多くの候補遺伝子を得ることができ、今後の検証への道筋ができた。またカイコ変異体に対する解析も行い、この変異体においては、脱皮ホルモンの産生の負の制御が関わっていることを明らかにした。この制御機構には、少なくても酵素遺伝子群の転写レベルでの制御が関わる可能性を見出した。一方、これらの解析で得られた体液環境への応答を示す遺伝子群の機能の解析のためには、ゲノム編集カイコが有用である。そこでカイコゲノム編集技術についても試行を重ねており、安定的なゲノム編集が行えるようになってきた。

昆虫は開放血管系であり、全ての細胞が同一の体液に曝される。体液中のホルモンの刺激によって幼虫から蛹へと変態するが、このとき幼虫型の細胞は細胞死により除去されるか、もしくは再構成され蛹型になる。同一の体液に曝されるにも関わらず、細胞によって異なる変化が誘導される。この要因については、これまでほとんど明らかになっていない。そこで本研究では、モデル昆虫であるカイコを用いてこの謎を明らかにする。そのことにより、一般生物学の進展への寄与および新たな害虫防除技術への応用の基盤を作ることを目的とする。まず体液環境への応答の分子機構の解析のため、栄養条件またはホルモン状態を操作し、そのことによる遺伝子発現への影響を検証した。具体的にはRNAシークエンスにより、発現した全ての遺伝子を検出、定量化し、条件間での比較解析を行なった。その結果、分子機構に関わることが期待される多くの候補遺伝子を得ることができ、今後の検証への道筋ができた。またカイコ変異体に対する解析も行い、この変異体においては、脱皮ホルモンの産生の負の制御が関わっていることを明らかにした。この制御機構には、少なくても酵素遺伝子群の転写レベルでの制御が関わる可能性を見出した。一方、これらの解析で得られた体液環境への応答を示す遺伝子群の機能の解析のためには、ゲノム編集カイコが有用である。そこでカイコゲノム編集技術についても試行を重ねており、安定的なゲノム編集が行えるようになってきた。