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

白蚁社会进化的新理论：阐明通过基因复制获得新表达调控的机制

• 批准号: 22H02672
• 负责人: 前川 清人
• 金额: $ 11.07万
• 依托单位: University of Toyama
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2026-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22H02672/
• 关键词: 遺伝子重複; 真社会性; シロアリ; カースト; 社会性昆虫; RNA-seq; カースト分化

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。

Representative な true social insect で あ る シ ロ ア リ で は, カ ー ス ト で between specific に 発 now す る heritage 伝 child (= ソ シ オ heritage 伝) は に multiple of basic 伝 subgroup で あ り, heritage 伝 son repeat と social evolution に は contact な masato is が あ る possibility が あ る. The new たな evolutionary theory にする とを とを objective of this study is とする. Repeat し た heritage 伝 son の evolution を い high resolution analytical す で る に は, out る だ け long い コ ン テ ィ グ が necessary で あ る. ま た, I 々 が こ れ ま で parsing し た ヤ マ ト シ ロ ア リ Reticulitermes speratus outside に は, repeat し た ソ シ オ posthumous son 伝 が に right be さ れ た kind は な い. そ こ で this year は "advanced ゲ ノ ム support" の サ ポ ー ト を け, ネ バ ダ オ オ シ ロ ア リ Zootermopsis nevadensis (562 Mb) of the Japanese individual の group を like に seaborne, PacBio に よ る ロ ン グ リ ー ド を with い た high resolution の ゲ ノ ム ア セ ン ブ リ cropping を try み た. Now, カ バ レ ッ ジ 322 x (180 Gb) の シ ー ケ ン ス が し, heritage 伝 son モ デ ル の made を line な っ て い る. Important な ソ シ オ posthumous son 伝 を ピ ッ ク ア ッ プ す る た め に, each カ ー ス ト (reproductive worm, corps, ワ ー カ ー) の gender と parts don't (と head chest) の RNA - seq も い, シ ー ケ ン ス リ ー ド を た. In the future, make さ れ た ゲ ノ ム ア セ ン ブ リ に リ ー ド を マ ッ プ し, な of snare 伝 son の 発 now デ ー タ を obtain す る. 続 い て, ヤ マ ト シ ロ ア リ を like に, seaborne ソ シ オ posthumous son 伝 の 発 now suppression を bear う planning write factor の try to explore を み た. In JASPAR 2022, を is obtained by using を, the plural <s:1> ソシ を, the 伝 sub-<s:1> of each パラログ <s:1>, the に combined with する転 to write the factor <e:1> and the reserve を. This kind of の RNA - seq デ ー タ を も と に each パ ラ ロ グ と same の 発 now パ タ ー ン を shown す planning write factor を explore し た results, カ ー ス ト specific に 発 now す る ソ シ オ heritage 伝 son に は, common の planning write factor が 働 が く possibility in さ れ た. In the future, a detailed に analysis of the interactions among the 伝 offspring will be conducted. Related する results: a する, international society (19th IUSSI (International Society of Social Entomology)) と, domestic society (24th Japanese Society of Evolution, 93rd Zoological Society of Japan) および, academic journal で, publication list: た.

项目成果

Possible importance of gene duplication for termite social evolution

基因复制对白蚁社会进化的可能重要性

• 发表时间: 2022
• 作者: Maekawa K;Shigenobu S;Hayashi Y;Miura T
• 通讯作者: Miura T

ネバダオオシロアリの兵隊分化における嗅覚共受容体遺伝子Orcoの機能解析

嗅觉辅助受体基因Orco在内华达白蚁士兵分化中的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: Maekawa K;Shigenobu S;Hayashi Y;Miura T;高草大悟，杉原智博，清成寛，寺北明久，小柳光正;Yaguchi H & Maekawa K;波越裕也，和田清二，小柳光正，寺北明久;花田拓巳，神田智巨，芦原流聖，前川清人
• 通讯作者: 花田拓巳，神田智巨，芦原流聖，前川清人

Transcriptomics on Social Interactions in Termites: Effects of Soldier Presence

• DOI: 10.3389/fevo.2022.924151
• 发表时间: 2014-07
• 作者: M. Matsunami;Dai Watanabe;Kokuto Fujiwara;Y. Hayashi;S. Shigenobu;T. Miura;K. Maekawa

ヤマトシロアリの職蟻と兵隊の触角における化学受容にかかわる遺伝子の発現・機能解析

工蚁和大和白蚁触角化学感受相关基因的表达和功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 花田拓巳，鈴木諒平，北條賢，林良信，前川清人

ヤマトシロアリの化学受容器で発現するリポカリン遺伝子における機能解明の試み

试图阐明日本白蚁化学感受器中表达的脂质运载蛋白基因的功能

• 发表时间: 2022
• 作者: Asogwa Norman Chinweike;Toji Noriyuki;He Ziwei;Shao Chengru;Shibata Yukino;Tatsumoto Shoji;Ishikawa Hiroe;Go Yasuhiro;Wada Kazuhiro;齊藤 匠;水野文月;立木佑弥;金田瑠偉，石本志高，津川暁;小林あんじ，花田拓巳，矢口甫，前川清人
• 通讯作者: 小林あんじ，花田拓巳，矢口甫，前川清人