脱皮ホルモンの消失が休眠を誘導し耐寒性を強める分子機構－遺伝子カスケード－の解明

脱皮ホルモンの役割は、昆虫の脱皮・変態を引き起こすことだけではない。申請者は最近、脱皮ホルモン濃度を人為的に下げることにより、オオワタノメイガに幼虫休眠を誘導して、耐寒性を付与することに成功した。しかし、そのメカニズムの詳細は不明である。そこで本研究では、脱皮ホルモンの消失が休眠を誘導し耐寒性を強くする分子機構を解明することを目的として、①オオワタノメイガの休眠誘導過程で特異的に発現する遺伝子を探索した後、②遺伝子導入実験により休眠や耐寒性に実際に関与する遺伝子を同定し、さらに、③生理・生化学的解析等によりそれらの遺伝子産物の機能を明らかにする。以上の解析により、いずれの昆虫でも詳しいことが全くわかっていない休眠誘導、耐寒性獲得の遺伝子カスケードを解明することを目指す。オオワタノメイガの休眠虫、非休眠虫、および脱皮ホルモン分解酵素E22O処理により人為的に休眠を誘導した虫の脂肪体および真皮からRNAを抽出してRNA-seq解析を行い、休眠誘導過程で特異的に発現する遺伝子を探索した。その結果、非休眠虫では発現しないが、休眠虫とE22O処理虫の両方で発現する遺伝子が複数得られた。さらに、これらの遺伝子の発現をRT-PCRで調べ、休眠誘導過程で特異的に発現することを確認した。次に、オオワタノメイガを使ってこれらの遺伝子の機能解析を行うために、リポフェクションによる遺伝子発現実験の至適化を行った。その結果、若齢～中齢幼虫に緑色蛍光タンパク質発現プラスミドをリポフェクションすることにより、幼虫の全身で緑色蛍光タンパク質を発現できるようになった。現在、休眠誘導遺伝子候補の機能解析を行うため、これらの遺伝子の発現プラスミドを構築中である。

脱皮ホルモンの役割は、昆虫の脱皮・変態を引き起こすことだけではない。申請者は最近、脱皮ホルモン濃度を人為的に下げることにより、オオワタノメイガに幼虫休眠を誘導して、耐寒性を付与することに成功した。しかし、そのメカニズムの詳細は不明である。そこで本研究では、脱皮ホルモンの消失が休眠を誘導し耐寒性を強くする分子機構を解明することを目的として、①オオワタノメイガの休眠誘導過程で特異的に発現する遺伝子を探索した後、②遺伝子導入実験により休眠や耐寒性に実際に関与する遺伝子を同定し、さらに、③生理・生化学的解析等によりそれらの遺伝子産物の機能を明らかにする。以上の解析により、いずれの昆虫でも詳しいことが全くわかっていない休眠誘導、耐寒性獲得の遺伝子カスケードを解明することを目指す。オオワタノメイガの休眠虫、非休眠虫、および脱皮ホルモン分解酵素E22O処理により人為的に休眠を誘導した虫の脂肪体および真皮からRNAを抽出してRNA-seq解析を行い、休眠誘導過程で特異的に発現する遺伝子を探索した。その結果、非休眠虫では発現しないが、休眠虫とE22O処理虫の両方で発現する遺伝子が複数得られた。さらに、これらの遺伝子の発現をRT-PCRで調べ、休眠誘導過程で特異的に発現することを確認した。次に、オオワタノメイガを使ってこれらの遺伝子の機能解析を行うために、リポフェクションによる遺伝子発現実験の至適化を行った。その結果、若齢～中齢幼虫に緑色蛍光タンパク質発現プラスミドをリポフェクションすることにより、幼虫の全身で緑色蛍光タンパク質を発現できるようになった。現在、休眠誘導遺伝子候補の機能解析を行うため、これらの遺伝子の発現プラスミドを構築中である。