交尾体位とオス生殖器形態の協調的な進化に関する研究

交配姿势与雄性生殖器形态协同进化研究

基本信息

批准号：
16J01904
负责人：
稲富桃子
金额：
$ 1.22万
依托单位：
Osaka University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2016
资助国家：
日本
起止时间：
2016-04-22 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

進化の過程において、動物の形態と行動は協調的に進化してきたはずだが、そのメカニズムはよくわかっていない。例えば、双翅目昆虫には少なくとも２種類の交尾体位がある。また多くの種で、雄生殖器が回転し、その角度は種によって異なる。そこで、雄生殖器回転と交尾体位の間には何らかの協調性があると考え、それを示すことを目的とした。Myo31DF遺伝子は、I型ミオシンをコードしており、この遺伝子の突然変異体キイロショウジョウバエでは、生殖器の回転方向が逆になる。また、回転が不完全になり、最終的な雄生殖器の向きが「ずれた」雄が頻出することが知られている。このようなMyo31DF突然変異体の雄を用いた交配実験により、生殖器の向きが大きくずれた雄は交尾できず、雄生殖器の適切な向きが交尾成功の前提条件であることが示唆された。これは生殖器回転と交尾体位の間の協調的進化を示唆している。次に、異なる交尾体位においても、雄生殖器の向きが交尾体位の前提条件かを調べた。ネッタイシマカでは、雄生殖器は180度左右ランダムに回転する。また、ネッタイシマカはMyo31DFのオーソログ遺伝子（AAEL012631）を有する。そこでショウジョウバエと同様、この遺伝子が雄生殖器回転で機能していると考え、CRISPR-Cas9法で、独立な2系統のAAEL012631遺伝子突然変異体系統を作製した。これらの蚊の雄生殖器回転における表現型を調べた結果、AAEL012631遺伝子は回転の方向の決定には関与していないことが分かった。しかし、これらの突然変異体では、回転にかかる時間が明らかに伸びたことから、AAEL012631遺伝子は雄生殖器の回転機構に何らかの形で関わっていることが示唆された。また、ネッタイシマカ雄の腹部をCT撮影によって観察した結果、蚊の雄生殖器の回転では体内構造の配置も保存した状態で回転していることが示唆された。

在进化过程中，动物的形态和行为必然以协调的方式进化，但其背后的机制尚不清楚。例如，双翅目昆虫至少有两种交配位置。在许多物种中，雄性生殖器官会旋转，并且角度因物种而异。因此，我们认为男性生殖器旋转和交配位置之间存在某种协调，我们的目的是证明这一点。 Myo31DF 基因编码 I 型肌球蛋白，在该基因的果蝇突变体中，生殖器旋转的方向是相反的。此外，众所周知，一些男性的旋转是不完整的，并且男性生殖器官的最终方向是“错位的”。使用Myo31DF突变雄性进行的交配实验表明，生殖器方向明显错误的雄性无法交配，这表明雄性生殖器官的正确方向是成功交配的先决条件。这表明生殖器旋转和交配位置之间存在协同进化。接下来，我们研究了雄性生殖器官的方向是否是不同交配位置的先决条件。在埃及伊蚊中，雄性生殖器官随机地左右旋转 180 度。此外，埃及伊蚊具有Myo31DF的直系同源基因(AAEL012631)。因此，我们假设该基因在雄性生殖器官轮转中发挥作用，如果蝇，并利用 CRISPR-Cas9 方法创建了两个独立的 AAEL012631 基因突变系。通过检查这些蚊子的雄性生殖器官旋转的表型，发现AAEL012631基因不参与确定旋转方向。然而，在这些突变体中，旋转所需的时间明显增加，表明AAEL012631基因在某种程度上参与了雄性生殖器官的旋转机制。此外，对雄性埃及伊蚊腹部的 CT 成像表明，蚊子雄性生殖器官的旋转保留了内部结构的排列。