昆虫概日時計の分子出力機構の解明

阐明昆虫生物钟的分子输出机制

基本信息

批准号：
19F19737
负责人：
後藤慎介
金额：
$ 0.7万
依托单位：
Osaka City University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-11-08 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19F19737/
关键词：
昆虫概日時計光周性

项目摘要

概日時計の出力に関わる遺伝子として，神経ペプチド遺伝子を５つ，受容体を３つ，そして神経伝達物質として働くアミノ酸そしてモノアミンの関連遺伝子（以後，神経伝達物質関連遺伝子）2つに注目した．当該遺伝子の二本鎖RNAを短日条件で飼育した羽化直後のメス成虫に1 μg注射し，長日条件と短日条件に振り分けて20日間飼育した．なお，上記10遺伝子の二本鎖RNAを合成したものの，実際に注射実験を行えたのはそのうちの7つ（神経ペプチド遺伝子と神経伝達物質関連遺伝子）のみであった．神経ペプチド遺伝子の二本鎖RNAの注射により当該遺伝子の発現は大きく抑制され，そのmRNA量は無処理に比べて1/8～1/145になった．同様に，神経伝達物質関連遺伝子のmRNA量も二本鎖RNAの注射により低下した．しかし，その抑制は弱く，無処理個体に比べて1/4～1/6程度のmRNA量であった．予想に反して，二本鎖RNA注射による卵巣発達への影響は見られなかった．しかし，神経伝達物質として働くアミノ酸関連遺伝子の発現抑制においては，本来卵巣発達が起きない短日条件下で無処理個体の卵巣発達が6％（n = 16）であったのに対し，二本鎖RNA注射個体では25%であった（n = 17）．この割合は統計的には有意ではないものの，本遺伝子の発現抑制が卵巣発達を誘導する可能性が考えられる．また，卵巣を発達させた無処理個体では産卵は起こらなかったが，二本鎖RNA注射において卵巣を発達させた個体は産卵も行った．キイロショウジョウバエにおいては，この遺伝子が関連するアミノ酸は概日時計細胞間での連絡を担うと考えられている（King and Sehgal, 2020）．ホソヘリカメムシにおいても，複数の概日時計の細胞間でのやり取りを通して日長を読み取っている可能性が考えられる．

作为与生物钟输出相关的基因，我们重点关注了五个神经肽基因、三个受体基因以及两个与充当神经递质的氨基酸和单胺相关的基因（以下简称神经递质相关基因）。我们将1μg该基因的双链RNA注射到短日照条件下饲养的新羽化雌性成虫中，并在长日照和短日照条件下饲养它们20天。虽然我们合成了上述10个基因的双链RNA，但我们实际上只能对其中的7个（神经肽基因和神经递质相关基因）进行注射实验。注射神经肽基因双链RNA后，该基因的表达受到极大抑制，mRNA量为未治疗前的1/8～1/145。同样，注射双链RNA也降低了神经递质相关基因的mRNA水平。然而，抑制作用很弱，mRNA的量约为未治疗个体的1/4至1/6。与预期相反，没有观察到双链RNA注射对卵巢发育的影响。然而，在抑制充当神经递质的氨基酸相关基因的表达方面，在卵巢通常不会发育的短日照条件下，未经治疗的个体的卵巢发育率为6%（n = 16）；注射了链状 RNA 的个体 (n = 17)。尽管该比率在统计上不显着，但抑制该基因的表达可能会诱导卵巢发育。此外，未经治疗的发育出卵巢的个体不会产卵，但注射双链RNA后发育出卵巢的个体确实产卵。在果蝇中，与该基因相关的氨基酸被认为在生物钟细胞之间的通讯中发挥作用（King 和 Sehgal，2020）。椿象也有可能通过多个生物钟细胞之间的相互作用来读取白天的长度。