シロオビアゲハにおけるベイツ型擬態の分子メカニズムの解明

白尾燕尾蝶贝氏拟态分子机制的阐明

• 批准号: 16J05495
• 负责人: 飯島 択郎
• 金额: $ 0.83万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2018-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J05495/
• 关键词: メス特異的な擬態; シロオビアゲハ; ナガサキアゲハ; doublesex; wnt family gene; 平行進化; 比較ゲノム解析; supergene; Supergene; メス特異的なベイツ型擬態; 全ゲノム解析; 染色体逆位; dsx; Wnt family gene

シロオビアゲハは擬態型メスのみが毒蝶に紋様が似るベイツ型擬態を示すチョウとして知られている。擬態型の表現型は1遺伝子座（H 座）で制御され、また擬態型（H）は非擬態型（h）に対して優性であることが遺伝学的に示されている。近年我々は、H座内の性分化を制御するdoublesex (dsx)が擬態型の形質発現に重要であることを明らかにした。先行研究より得られた知見をさらに深め、シロオビアゲハにおけるベイツ型擬態の分子メカニズムの解明を目指し、（1）dsx下流の遺伝子ネットワークの探索。（2）近縁なベイツ型擬態を示すチョウ（ナガサキアゲハ）の比較ゲノム解析による責任領域の同定。のテーマのもと研究を進めた。今回、擬態型メス後翅にエレクトロポレーション法により擬態型dsxに対するsiRNAを導入した翅と非導入翅由来のRNA-seqデータを用いた遺伝子発現変動解析の結果、モルフォゲン因子や免疫応答因子の擬態形質への関与が示唆された。更にqRT-PCRによる発現定量解析とエレクトロポレーション法による機能解析を行ったところ、Wnt1, Wnt6を正に、abdAを負に制御することで擬態紋様を形成していることが機能的に示された。これらの因子の多くは鱗翅目昆虫で保存されており、Papilio属における翅の擬態紋様形成に広く関わっている可能性が考えられた。比較ゲノム解析の結果から、逆位の有無の差異はあるが、ナガサキアゲハの擬態の責任領域はシロオビアゲハと同様H 座近傍に存在していることが明らかとなった。系統解析の結果を踏まえると、共通祖先内で擬態型のハプロタイプが生じ、種分化後にbalancing selection によって維持される平行進化によってナガサキアゲハの擬態が生じたと推測した。上記のナガサキアゲハの結果については学術雑誌Science Advanceにて論文掲載されている。

白眼蝴蝶被称为蝴蝶，表现出贝茨形模仿，只有模仿女性类似于有毒蝴蝶的雌性。模仿表型在一个基因座（h基因座）受控，模仿（h）在遗传上已证明是非伪造（H）的主导地位。最近，我们透露，调节H基因座中性别分化的Doublesex（DSX）对于模拟性状表达很重要。 （1）通过进一步加深从先前的研究中获得的发现并阐明白眼牛burdock中Bates型Mimetics的分子机制来探索DSX下游的基因网络。 （2）通过对蝴蝶的比较基因组分析（伟大的燕尾燕尾）来识别负责地区，这些分析表现出密切相关的贝茨型模拟物。研究了这段时间的主题，使用来自机翼的RNA-seq数据进行了基因表达变异分析，其中将siRNA引入siRNA通过电穿孔和非引入翅膀模仿雌性后部的翅膀，这表明形态学和模仿性状中的无数反应因子参与。此外，通过QRT-PCR进行的定量表达分析和通过电穿孔的功能分析表明，通过积极控制Wnt1和Wnt6形成模拟模式，并负面控制ABDA。这些因素中的许多因素在鳞翅目昆虫中是保守的，因此人们认为它们可能广泛参与帕皮里奥属的翅膀模仿模式的形成。比较基因组分析表明，尽管在存在或不存在倒置的情况下存在差异，但负责模仿长崎燕尾的区域位于H位置附近，就像白眼十二生肖一样。基于系统发育分析的结果，我们推测模仿单倍型发生在共同祖先内，并且在物种形成后通过平衡选择而维持的平行演化导致了长崎燕尾的模仿。上述长崎燕尾的结果已发表在《学术杂志科学先进》中。

项目成果

Parallel evolution of Batesian mimicry supergene in two Papilio butterflies, P. polytes and P. memnon.

• DOI: 10.1126/sciadv.aao5416
• 发表时间: 2018-04
• 期刊: Science advances
• 影响因子: 13.6
• 作者: Iijima T;Kajitani R;Komata S;Lin CP;Sota T;Itoh T;Fujiwara H
• 通讯作者: Fujiwara H

毒蝶に擬態するシロオビアゲハの赤色紋様形成の制御機構

模仿毒蝶的燕尾蝶红色图案形成的控制机制

• 发表时间: 2017
• 作者: Shinya Komata;Chung-Ping Lin;Takuro Iijima;Haruhiko Fujiwara & Teiji Sota;飯島 択郎
• 通讯作者: 飯島 択郎