Sex-determination mechanisms that promote invasion success and establishment of new habitats in hymenoptera

促进膜翅目入侵成功和新栖息地建立的性别决定机制

基本信息

批准号：
22KJ0441
负责人：
宮川美里
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Utsunomiya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究は、近親交配の抑制効果が期待できる性決定遺伝子座の複数化が進化したウメマツアリVollenhovia emeryiにおいて性決定分子シグナルカスケードの全貌を解明することで、「性決定初期遺伝子の複数化による近親交配のコストの抑制」というダイナミックな戦略がどのようにして進化したのかを理解することを目的としている。本種は二つの性決定遺伝子座CSDが独立な染色体上に存在し、少なくとも一方がヘテロ型であれば雌に、両方がホモ型の場合のみ雄になる。興味深いことに、本来であれば雌への分化をもたらすヘテロ型性決定遺伝子座と、雄への分化をもたらすのホモ型性決定遺伝子座が混在した個体でも、その表現型は雌雄の中間型ではなく正常な雌になる。二つの独立な性決定初期シグナルの制御下で正常な性分化が保証される分子機構を解明するため、2022年度は性決定関連遺伝子transformer（tra）の過剰発現（初期胚へのmRNA導入）や、traの機能阻害による性転換の確認を行った。二つの性決定遺伝子座で性が制御される場合、少なくとも一方の遺伝子座がヘテロ型であれば雌になるが、これはヘテロ型遺伝子座由来の雌化シグナルがtraの正のフィードバック制御によって増幅されるためであることを示した。さらに、traの機能阻害による下流の性分化遺伝子dsxの発現が雌型から雄型にシフトしたことから、tra-dsxのカスケードが保存されていることをアリ類で初めて証明した。これらの研究結果は、第９３回日本動物学会早稲田大会、第６７回日本応用動物昆虫学会、今年１月に開催された応用動物昆虫学会北海道支部会と、米国で開催された国際社会性昆虫学会で発表された。さらに上記の内容をまとめた論文は2023年３月に英科学雑誌Insect Biochemistry and Molecular Biologyにて採用された。

这项研究旨在了解如何“通过使早期性别决定基因相化来抑制近亲繁殖的成本”的动态策略如何在水暖蚂蚁Vollenhovia Emeryi中演变而成，在该水暖蚂蚁埃默里（Vollenhovia Emeryi）中，可以预期的性确定基因座对繁殖具有抑制作用。该物种在独立染色体上的两个性别确定的基因群上发现，至少一个是异型和男性，只有两者都是同型的。有趣的是，即使是具有异型性性别决定基因座的混合物，通常会导致将女性分化为女性和同型性别决定基因座，这会导致分化为男性，其表型也成为正常的女性，而不是中间的男性。为了阐明在2022财年的两个独立的早期性确定信号控制下保证正常性别差异的分子机制，在2022财年中，确认了与性别确定相关基因变压器（TRA）（MRNA引入早期胚胎）的过度表达，并确认了由于抑制TRA的性别变化而引起的性别转化。当在两个性别确定的基因座中控制性别时，如果至少一个基因座是异型型，则女性将是因为来自异型基因座的女性信号通过对TRA的积极反馈控制而放大。此外，由于抑制Tra功能从雌性转移到男性，下游性分化的基因DSX的表达首次表明Tra-dsx的级联是保守的。这些发现是在日本动物学学会的第93 WASEDA会议上提出的，第67届日本应用动物昆虫学学会，今年1月举行的应用动物昆虫学学会的北海道分公司会议以及在美国举行的国际社会昆虫学学会。此外，该论文总结了上述文章在2023年3月的《英国科学杂志昆虫生物化学和分子生物学》中采用了。