シロアリの兵隊特異的な発生プロセスを制御する環境シグナル転換機構

控制白蚁士兵特定发育过程的环境信号转导机制

基本信息

批准号：
14J02703
负责人：
杉目康広
金额：
$ 1.73万
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：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2017-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

形態形成因子は後生動物間で広く保存された生物の身体に位置情報を与える遺伝子群である。多くの場合、胚発生での機能に着目することが多いが、昆虫は後胚発生期に形態を劇的に変化させる事例も多いため、この時期の機能もまた重要だと考えられる。オオシロアリの兵隊分化過程では前兵隊脱皮までに大顎で顕著な細胞増殖が起こることが示されている。さらに、大顎特異的な伸長には、細胞増殖に先立って形態形成因子が発現すると予想される。本研究では、大顎特異的な伸長に寄与する遺伝子を特定するため、他の昆虫種で報告されている主要な１７個の形態形成因子に対して、兵隊分化過程における遺伝子の発現および機能を解析した。その結果、付属肢において中間部の形成に寄与する dachshund(dac)という遺伝子が前兵隊分化前の大顎で顕著に発現していた。この遺伝子をノックダウンすると，大顎の伸長が抑制された前兵隊が出現した。また本種では、インスリン伝達経路(IIS)がJH投与後から前兵隊脱皮までに活性化して大顎が伸長することが示されている。高レベルのJHは大顎での IIS 活性化に寄与すると考えられるが、dacは付属肢内部の位置情報に関係する遺伝子であるため、他の昆虫種で胚発生期に大顎を決定する遺伝子として知られているDeformed(Dfd)を加え、ホルモン経路と形態形成因子の上流下流の関係を精査した。dacとDfd、各ホルモンの受容体をそれぞれノックダウンした時の他遺伝子の発現への影響を調べたところ、JHとIISはいずれも上流でdacとDfdの発現を制御した。またDfdは上流でdacの発現を制御することが明らかとなった。本研究では、兵隊の大顎特異的な伸長には形態形成因子の発現による位置情報が必要であることが明らかとなり、兵隊の進化過程でDfdがホルモンに応答して発現する機構を獲得したことが示唆された。

形态发生因素是基因组，它们为在后生动物中广泛保守的生物体提供位置信息。在许多情况下，重点是胚胎发育中的功能，但是由于昆虫在后胚胎发育期间经常会急剧改变其形态，因此在此期间的功能也被认为很重要。已经表明，在白蚁的分化过程中，明显的细胞增殖发生在前焊杆之前的下颌中。此外，预计将形态因子在下颌特异性伸长延伸之前将在细胞增殖之前表达。在这项研究中，我们分析了其他昆虫物种报告的17个主要形态学因子的士兵分化过程中基因的表达和功能，以鉴定有助于下颌骨特异性伸长的基因。结果，有助于附属中间部分的形成的一个称为Dachshund（DAC）的基因在Pro-Troop分化之前的下颌骨中得到了显着表达。击倒这个基因导致一名前士兵被抑制了下颌骨。此外，在该物种中，已经表明，从施用JH到主角的摩擦，胰岛素传递途径（IIS）被激活，导致下颌骨的扩展。尽管人们认为高水平的JH有助于下颌骨的IIS激活，但DAC是与附属物中的位置信息相关的基因，我们添加了变形（DFD），被称为基因，被称为基因，该基因在其他昆虫物种的胚胎阶段确定了下颌骨，并检查了荷尔蒙途径与荷尔蒙途径和多形因素之间的上游和下游关系。当我们研究DAC和DFD以及每种激素的受体被击倒时对其他基因表达的影响时，JH和IIS都控制了上游DAC和DFD的表达。还揭示了DFD调节上游的DAC表达。这项研究表明，士兵中的下颌骨特异性伸长需要通过形态发生因素的表达来进行位置信息，这表明DFD在士兵进化过程中获得了一种表达激素的机制。