シロアリの社会性進化の新理論：遺伝子重複による新たな発現調節の獲得機構の解明

代表的な真社会性昆虫であるシロアリでは，カースト間で特異的に発現する遺伝子（=ソシオ遺伝子）は基本的に多重遺伝子群であり，遺伝子重複と社会性進化には密接な関係がある可能性がある。本研究は，これを新たな進化理論にすることを目標とする。重複した遺伝子の進化を高い解像度で解析するには，出来るだけ長いコンティグが必要である。また，我々がこれまで解析したヤマトシロアリReticulitermes speratus以外には，重複したソシオ遺伝子が正確に同定された種はない。そこで本年度は「先進ゲノム支援」のサポートを受け，ネバダオオシロアリZootermopsis nevadensis（562 Mb）の日本産個体群を対象に，PacBioによるロングリードを用いた高解像度のゲノムアセンブリ作製を試みた。現在，カバレッジ322x（180 Gb）のシーケンスが完了し，遺伝子モデルの作成を行なっている。重要なソシオ遺伝子をピックアップするために，各カースト（生殖虫，兵隊，ワーカー）の性別と部位別（頭部と胸腹部）のRNA-seqも行い，シーケンスリードを得た。今後，作成されたゲノムアセンブリにリードをマップし，網羅的な遺伝子の発現データを取得する。続いて，ヤマトシロアリを対象に，ソシオ遺伝子の発現制御を担う転写因子の探索を試みた。JASPAR 2022を用い，複数のソシオ遺伝子の各パラログの上流に結合する転写因子の候補を得た。本種のRNA-seqデータをもとに各パラログと同一の発現パターンを示す転写因子を探索した結果，カースト特異的に発現するソシオ遺伝子には，共通の転写因子が働く可能性が示された。今後，各遺伝子の相互作用を詳細に解析する。関連する結果の一部は，国際学会（第19回IUSSI (国際社会性昆虫学会)）と国内学会（第24回日本進化学会，第93回日本動物学会）および学術誌で発表した。

代表的な真社会性昆虫であるシロアリでは，カースト間で特異的に発現する遺伝子（=ソシオ遺伝子）は基本的に多重遺伝子群であり，遺伝子重複と社会性進化には密接な関係がある可能性がある。本研究は，これを新たな進化理論にすることを目標とする。重複した遺伝子の進化を高い解像度で解析するには，出来るだけ長いコンティグが必要である。また，我々がこれまで解析したヤマトシロアリReticulitermes speratus以外には，重複したソシオ遺伝子が正確に同定された種はない。そこで本年度は「先進ゲノム支援」のサポートを受け，ネバダオオシロアリZootermopsis nevadensis（562 Mb）の日本産個体群を対象に，PacBioによるロングリードを用いた高解像度のゲノムアセンブリ作製を試みた。現在，カバレッジ322x（180 Gb）のシーケンスが完了し，遺伝子モデルの作成を行なっている。重要なソシオ遺伝子をピックアップするために，各カースト（生殖虫，兵隊，ワーカー）の性別と部位別（頭部と胸腹部）のRNA-seqも行い，シーケンスリードを得た。今後，作成されたゲノムアセンブリにリードをマップし，網羅的な遺伝子の発現データを取得する。続いて，ヤマトシロアリを対象に，ソシオ遺伝子の発現制御を担う転写因子の探索を試みた。JASPAR 2022を用い，複数のソシオ遺伝子の各パラログの上流に結合する転写因子の候補を得た。本種のRNA-seqデータをもとに各パラログと同一の発現パターンを示す転写因子を探索した結果，カースト特異的に発現するソシオ遺伝子には，共通の転写因子が働く可能性が示された。今後，各遺伝子の相互作用を詳細に解析する。関連する結果の一部は，国際学会（第19回IUSSI (国際社会性昆虫学会)）と国内学会（第24回日本進化学会，第93回日本動物学会）および学術誌で発表した。