シロアリのカースト分化調節機構の解明：兵隊分化をモデルとしたソシオゲノミクス

阐明白蚁种姓分化的调控机制：以士兵分化为模型的社会基因组学

• 批准号: 12J03468
• 负责人: 渡邊 大
• 金额: $ 2.37万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J03468/
• 关键词: シロアリ; 兵隊; カースト分化; ソシオゲノミクス; RNA-seq; 次世代シーケンサー; 幼若ホルモン; GCMS; 次世代シークエンサー; シロアリ; 兵隊; カースト分化; ソシオゲノミクス; RNA-seq; 次世代シーケンサー; 幼若ホルモン; GCMS; 次世代シークエンサー

本研究は，シロアリの兵隊カースト分化調節の至近機構を明らかにすることを目標としている．兵隊は幼若ホルモン（JH）量の上昇に伴って職蟻から分化するカーストで，その分化は巣内の兵隊が少ないと促進され，十分だと抑制される．兵隊分化調節には，兵隊による起動フェロモンの分泌と，職蟻でのフェロモン受容，JH量の変化，後胚発生の制御が関係すると考えられるが，詳細は不明である．そこで本研究では，①GCMSやLCMSを用いた化学生態学的解析と，②次世代シーケンサー（NGS）を用いた分子生物学的解析により，フェロモン受容や発生制御の至近機構を明らかにすることを目的とする．材料はヤマトシロアリReticulitermes speratusである．職蟻並びに兵隊の体表洗浄物中に含まれる有機物を解析・比較したところ，本種の兵隊には，職蟻にはない特異的な有機物が多く含まれることが明らかとなり，特に顕著な存在比を示す２つの有機化合物を同定することができた．また，地域個体群ごとにこの２つの有機化合物の存在比が変化することも明らかとなった．これらの有機物が，兵隊分化制御機構などの兵隊特異的な機能に関係している可能性は高いと考えられる．更に，「兵隊の影響を受けなかった職蟻」と「兵隊の影響を受けた職蟻」のトランスクリプトームを比較するRNA-seqについて，繰り返しを用意し，より信頼性の高い解析を行った．職蟻由来のmRNAから再構成された約18万個のコンティグを利用した発現解析をした結果，兵隊の不在・存在によって有意に発現量が変動する遺伝子について改めて知見を得られたと同時に，アイソフォームレベルで発現量が異なる遺伝子があることが，今回新たに明らかになった．兵隊分化制御には，単に遺伝子の発現のオンオフだけではない，複雑なメカニズムが関係することが示唆された．

这项研究旨在阐明白蚁种姓分化调节的紧密机制。随着少年激素（JH）的增加，士兵是与占领蚂蚁不同的种姓，当巢中几乎没有士兵时，他们的分化会被促进，如果足够的话被抑制。人们认为，士兵分化的调节涉及士兵对激活的信息素的分泌，生殖器的信息素接受，JH水平的变化以及对embryo后发展的控制，但细节尚不清楚。因此，本研究旨在通过1）使用GCM和LCMS进行化学生态分析以及使用下一代测序仪（NGS）的分子生物学分析来阐明信息素接受和发育控制的最接近机制。该材料是Yamato白蚁网状speratus。对Enters和士兵的身体表面清洁中包含的有机物的分析和比较表明，这种类型的士兵包含大量有机物，在Enters中找不到，并且确定了两个具有特别明显的丰度比率的有机化合物。还揭示了这两种有机化合物的丰度比每个区域种群都不同。这些有机物很可能与士兵特定的功能有关，例如士兵特定的控制机制。此外，我们准备了对RNA-seq的更可靠的分析，该分析比较了“不受士兵影响的工作蚂蚁”和“受士兵影响的工作蚂蚁”的转录组。使用大约180,000个重叠群从占据蚂蚁衍生的mRNA中重组的大约180,000个重叠群进行，现在已经揭示了一些基因的表达水平明显变化，具体取决于士兵的缺失和存在，并且在同一个基因相称水平上的表达水平有所不同。有人提出，对士兵分化的控制涉及复杂的机制，这些机制不仅是基因表达和关闭基因表达。