ミツバチの脳で領野特異的、行動特異的に発現する遺伝子の同定と解析

鉴定和分析蜜蜂大脑中区域和行为特异性表达的基因

• 批准号: 12048210
• 负责人: 久保 健雄
• 金额: $ 1.54万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas (A)
• 财政年份: 2000
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2000 至 无数据
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12048210/
• 关键词: ミツバチ; 社会性昆虫; 高次行動; 脳; キノコ体; カースト; 遺伝子発現; cDNAクローニング

ミツバチは社会性昆虫であり、雌が女王蜂(生殖カースト)と働き蜂(労働カースト)に分化している。また、働き蜂は羽化後の日齢にともなって、育児から門番、採餌へと行動が変化(分業)する。ミツバチの脳では、感覚統合や記憶・学習の中枢であるキノコ体が顕著に発達しており、キノコ体を構成する介在神経細胞(ケニヨン細胞)の数はカースト間で異なること、またキノコ体の形態は育児蜂と採餌蜂で異なることが知られている。本研究では、ミツバチの社会行動を規定する脳内の分子的基盤を解明する目的で、ミツバチの行動依存的にキノコ体で発現する遺伝子をdifferential display法にて検索、解析した。その結果、働き蜂に比べて女王蜂のキノコ体で強く発現する遺伝子Q7を初めて同定した。この遺伝子の発現部域を解析する目的で、女王蜂と働き蜂の頭部と胸部、腹部での発現を調べたところ、女王蜂のキノコ体に加えて、女王蜂の腹部(卵巣)でも強く発現することが判明した。これらの知見は、Q7遺伝子産物が、産卵などの女王蜂固有な行動(脳)と、それに対応した生理状態(卵巣の発達)の協調的な制御に関わることを示唆しており、ミツバチのカースト分化の分子機構を知る上で重要な手掛かりを与えるものと思われる。現在、Q7遺伝子のcDNAクローニングを進めており、約10kbpに及ぶ配列を決定したが、これまでのところORFは見出されていない。この他にも本研究では、スズメバチへの攻撃性を指標に門番蜂を採取し、逃避蜂に比べて門番蜂の脳で選択的に発現する遺伝子の候補をdifferential display法で多数、同定した。さらに、キノコ体を構成する2種類の介在神経細胞(大型と小型のケニヨン細胞)のそれぞれに特異的に発現する遺伝子のcDNAクローニングを行った。

蜜蜂是社会昆虫，女性与皇后区（生殖种姓）和工人蜜蜂（工作种姓）区分开来。此外，随着工人蜜蜂出现后的蜜蜂的年龄，他们的行为发生了变化（劳动分裂），从育儿到看门和觅食。在蜜蜂的大脑中，蘑菇体是感官整合，记忆和学习的中心，并显着发展，构成蘑菇体的蘑菇体的中间神经元细胞（Kenyon细胞）的数量在种姓之间有所不同，蘑菇体的形态在育儿蜜蜂和饲料蜜蜂之间差异。在这项研究中，我们以蜜蜂的行为依赖性方式搜索和分析了在蘑菇体中以差异显示方法的方式搜索和分析的基因，目的是阐明大脑中定义蜜蜂社会行为的分子基础。结果，我们首先确定了基因Q7，与工人蜜蜂相比，它在皇后蜜蜂的蘑菇体中强烈表达。为了分析该基因的表达区域，我们研究了女王蜜蜂和工人蜜蜂的头部，胸部和腹部的表达，发现它在皇后蜜蜂的腹部（卵巢）以及女王蜂窝体中得到了强烈表达。这些发现表明，Q7基因产物参与了女王特异性行为的协调调节，例如卵（大脑）和相应的生理状态（卵巢发育），并且很可能为理解蜜蜂种姓分化的分子机制提供重要的线索。目前，正在执行Q7基因的cDNA克隆，并且已经确定了约10 kbp的序列，但到目前为止尚未发现ORF。此外，在这项研究中，使用对黄蜂作为指标的侵略性收集了看门人蜜蜂，并选择了许多候选基因在守门蜜蜂的大脑中选择性地表达，而不是使用差异显示方法逃避蜜蜂。此外，还针对构成蘑菇体的两种类型的中间神经元（大小和小肯尼亚细胞）的基因进行了cDNA克隆。

项目成果

久保健雄: "行動の分子生物学 社会性昆虫(ミツバチ)の行動と遺伝子"山元大輔 編 Springer-Verlag Tokyo,Inc.. 7

Hisao：“行为分子生物学：社会性昆虫（蜜蜂）的行为和基因”，山本大辅编辑 Springer-Verlag Tokyo, Inc. 7

Azusa Kamikouchi: "Concentrated expression of the genes for Ca^<2+>/calmodulin-dependent protein kinase II and protein kinase C in the mushroom bodies of the honeybee Apis mellifara L."J.Comp.Neurol.. 417. 501-510 (2000)

Azusa Kamikouchi：“Ca^2/钙调蛋白依赖性蛋白激酶 II 和蛋白激酶 C 基因在蜜蜂 Apis mellifara L 蘑菇体中的集中表达。”J.Comp.Neurol.. 417. 501-510

久保健雄: "ミツバチの社会性をめぐる分子生物学-昆虫の社会性の進化にどのようにアプローチするか-"蛋白質核酸酵素. 45. 1229-1236 (2000)

Hisao：“蜜蜂社会性的分子生物学 - 如何研究昆虫社会性的进化 -”蛋白质核酸酶 45. 1229-1236 (2000)。