Molecular mechanisms of the reproductive system for avoiding inbreeding evolved in the invasive ant

アリ類は近親交配に弱いにも関わらず、侵入に伴う遺伝的ボトルネックを克服し世界中に分布している。ウメマツアリは新女王（雌）は母系のみ、雄は父系のゲノムのみ受け継ぎ生産される（雄性発生）ため、雌雄間に実質的な遺伝子交流がなく兄妹間の交尾でも近親交配に不妊雄は生じない。本研究は、ウメマツアリで見られるこの近親交配を回避する特殊な繁殖様式の進化遺伝学的基盤を、卵巣内の卵母細胞や胚のRNA-seq、胚発生のライブ観察および機能解析によって解明する。2022年度はまず、野外サンプリングを行い、研究に用いるウメマツアリコロニーを採取し研究室で継代飼育を開始した。採集したコロニーについてはマイクロサテライトマーカーを用いて親子の遺伝的関係を解析し、上記の特殊な繁殖様式を行っていることを確認した。また、2023年度の繁殖シーズンに行うRNA-seqサンプル調整に向けて、飼育コロニー個体を用いてRNA抽出方法の最適化を行い、実験に必要なサンプル数の算出やライブラリー作成手法の検討を行った。続いて飼育コロニーを用いて、胚発生過程における染色体挙動を、固定胚をDAPI染色することで観察した。その結果、産卵直後のワーカー胚において減数分裂によって放出された極体や雌性前核、および精子核と思われる像を確認することができた。得られた像から胚発生初期の進行のタイムテーブルを推定した。最後に、胚発生のライブ観察に必要なマイクロインジェクションの手法を検討し、技術の習熟を行った。シリカゲルを使用しインジェクション前に胚を十分に乾燥させることで試薬を注入する余裕が作れることが確認できた。以上の結果より、2022年度に予定していた事前実験の多くを予定通り完了した。特にマイクロインジェクションは繊細な作業であり技術の習熟に時間がかかる可能性があったが、学生を含め複数人が実施可能な体制ができた。

アリ類は近親交配に弱いにも関わらず、侵入に伴う遺伝的ボトルネックを克服し世界中に分布している。ウメマツアリは新女王（雌）は母系のみ、雄は父系のゲノムのみ受け継ぎ生産される（雄性発生）ため、雌雄間に実質的な遺伝子交流がなく兄妹間の交尾でも近親交配に不妊雄は生じない。本研究は、ウメマツアリで見られるこの近親交配を回避する特殊な繁殖様式の進化遺伝学的基盤を、卵巣内の卵母細胞や胚のRNA-seq、胚発生のライブ観察および機能解析によって解明する。2022年度はまず、野外サンプリングを行い、研究に用いるウメマツアリコロニーを採取し研究室で継代飼育を開始した。採集したコロニーについてはマイクロサテライトマーカーを用いて親子の遺伝的関係を解析し、上記の特殊な繁殖様式を行っていることを確認した。また、2023年度の繁殖シーズンに行うRNA-seqサンプル調整に向けて、飼育コロニー個体を用いてRNA抽出方法の最適化を行い、実験に必要なサンプル数の算出やライブラリー作成手法の検討を行った。続いて飼育コロニーを用いて、胚発生過程における染色体挙動を、固定胚をDAPI染色することで観察した。その結果、産卵直後のワーカー胚において減数分裂によって放出された極体や雌性前核、および精子核と思われる像を確認することができた。得られた像から胚発生初期の進行のタイムテーブルを推定した。最後に、胚発生のライブ観察に必要なマイクロインジェクションの手法を検討し、技術の習熟を行った。シリカゲルを使用しインジェクション前に胚を十分に乾燥させることで試薬を注入する余裕が作れることが確認できた。以上の結果より、2022年度に予定していた事前実験の多くを予定通り完了した。特にマイクロインジェクションは繊細な作業であり技術の習熟に時間がかかる可能性があったが、学生を含め複数人が実施可能な体制ができた。