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Sex-determination mechanisms that promote invasion success and establishment of new habitats in hymenoptera

促进膜翅目入侵成功和新栖息地建立的性别决定机制

基本信息

批准号：
22KJ0441
负责人：
宮川美里
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、近親交配の抑制効果が期待できる性決定遺伝子座の複数化が進化したウメマツアリVollenhovia emeryiにおいて性決定分子シグナルカスケードの全貌を解明することで、「性決定初期遺伝子の複数化による近親交配のコストの抑制」というダイナミックな戦略がどのようにして進化したのかを理解することを目的としている。本種は二つの性決定遺伝子座CSDが独立な染色体上に存在し、少なくとも一方がヘテロ型であれば雌に、両方がホモ型の場合のみ雄になる。興味深いことに、本来であれば雌への分化をもたらすヘテロ型性決定遺伝子座と、雄への分化をもたらすのホモ型性決定遺伝子座が混在した個体でも、その表現型は雌雄の中間型ではなく正常な雌になる。二つの独立な性決定初期シグナルの制御下で正常な性分化が保証される分子機構を解明するため、2022年度は性決定関連遺伝子transformer（tra）の過剰発現（初期胚へのmRNA導入）や、traの機能阻害による性転換の確認を行った。二つの性決定遺伝子座で性が制御される場合、少なくとも一方の遺伝子座がヘテロ型であれば雌になるが、これはヘテロ型遺伝子座由来の雌化シグナルがtraの正のフィードバック制御によって増幅されるためであることを示した。さらに、traの機能阻害による下流の性分化遺伝子dsxの発現が雌型から雄型にシフトしたことから、tra-dsxのカスケードが保存されていることをアリ類で初めて証明した。これらの研究結果は、第９３回日本動物学会早稲田大会、第６７回日本応用動物昆虫学会、今年１月に開催された応用動物昆虫学会北海道支部会と、米国で開催された国際社会性昆虫学会で発表された。さらに上記の内容をまとめた論文は2023年３月に英科学雑誌Insect Biochemistry and Molecular Biologyにて採用された。

This study aims to clarify the overall picture of sex-determining molecular loci in the early stages of sexual determination and the inhibition of inbreeding. This species has two sex-determining loci CSD, which exist independently of each other on chromosomes. The male phenotype is mixed with the female phenotype. The female phenotype is mixed with the male phenotype. The molecular mechanism for ensuring normal sexual differentiation under the control of early stage of independent sexual determination was clarified. In 2022, the over-expression of sexual determination related gene transformer (tra)(mRNA introduction in early stage of embryo) and the functional inhibition of tra were confirmed. 2. The sex of a gene is determined by the sex of the gene. The development of the downstream sex differentiation gene dsx was proved to be the first time that the female and male sex differentiation genes were preserved. The results of this research were announced at the 93rd Zoological Society of Japan's Early Field Conference, the 67th Society of Applied Animal Entomology of Japan, the Hokkaido Branch of the Society of Applied Animal Entomology of Japan, and the International Society of Social Entomology of America in January this year. This paper was published in March 2023 in the journal Insect Biochemistry and Molecular Biology.