Elucidation of the molecular mechanism of spermatogenesis avoiding meiosis in haploid males of Hymenoptera

ハチ目昆虫は通常、受精卵からは二倍体のメス、未受精卵からは半数体のオスを生じる。これらの半数体オスは、半数体の（正常な）精子をつくるために精子形成過程で減数分裂を行わない。本研究では、精子形成における減数分裂の制御が、オスで改変されている分子機構の解明をめざす。そこで、トランスクリプトーム解析により、精巣特異的、ハチ目昆虫特異的に発現する遺伝子を選抜して機能解析を行い、遺伝子間相互作用のネットワークデータなどを活用して、遺伝子制御ネットワークを解析することを目的としている。今年度は、カブラハバチの精母細胞が減数分裂期にはいる初期蛹の精巣から抽出した全RNAと、同時期の卵巣から抽出した全RNAを用いてRNA-Seq を行い、トランスクリプトーム情報を得た。アノテーションにより機能予測した遺伝子を比較して精巣特異的に発現している19の転写産物を特定した。それらのうちの２つについてはハチ目昆虫に特異的で機能未知であった。このうち発現量の多い、566アミノ酸をコードする1706塩基からなる転写産物に着目し、RNAi による機能解析を行なった。5'末端付近に対応する二本鎖RNAを作成し、減数分裂期前の終齢幼虫体腔内に注入したところ、蛹初期の精巣での発現量が低下し、発現が阻害された。羽化後1日目の成虫では通常、正常な減数分裂の進行により成熟精子が貯精嚢に移動して精巣は萎縮しているが、RNAi により発現阻害した個体では、精巣は見かけ上萎縮しておらず、貯精嚢内に成熟精子はほとんど見られなかった。これらの結果からこの転写産物は、精巣内での減数分裂の進行、あるいは精子成熟に重要な役割を果たしているものと推測された。

ハチ目昆虫は通常、受精卵からは二倍体のメス、未受精卵からは半数体のオスを生じる。これらの半数体オスは、半数体の（正常な）精子をつくるために精子形成過程で減数分裂を行わない。本研究では、精子形成における減数分裂の制御が、オスで改変されている分子機構の解明をめざす。そこで、トランスクリプトーム解析により、精巣特異的、ハチ目昆虫特異的に発現する遺伝子を選抜して機能解析を行い、遺伝子間相互作用のネットワークデータなどを活用して、遺伝子制御ネットワークを解析することを目的としている。今年度は、カブラハバチの精母細胞が減数分裂期にはいる初期蛹の精巣から抽出した全RNAと、同時期の卵巣から抽出した全RNAを用いてRNA-Seq を行い、トランスクリプトーム情報を得た。アノテーションにより機能予測した遺伝子を比較して精巣特異的に発現している19の転写産物を特定した。それらのうちの２つについてはハチ目昆虫に特異的で機能未知であった。このうち発現量の多い、566アミノ酸をコードする1706塩基からなる転写産物に着目し、RNAi による機能解析を行なった。5'末端付近に対応する二本鎖RNAを作成し、減数分裂期前の終齢幼虫体腔内に注入したところ、蛹初期の精巣での発現量が低下し、発現が阻害された。羽化後1日目の成虫では通常、正常な減数分裂の進行により成熟精子が貯精嚢に移動して精巣は萎縮しているが、RNAi により発現阻害した個体では、精巣は見かけ上萎縮しておらず、貯精嚢内に成熟精子はほとんど見られなかった。これらの結果からこの転写産物は、精巣内での減数分裂の進行、あるいは精子成熟に重要な役割を果たしているものと推測された。