Elucidation of the molecular mechanism of spermatogenesis avoiding meiosis in haploid males of Hymenoptera

膜翅目单倍体雄性精子发生避免减数分裂的分子机制的阐明

基本信息

批准号：
22K05684
负责人：
畠山正統
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Agriculture and Food Research Organization
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-04-01 至 2025-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

ハチ目昆虫は通常、受精卵からは二倍体のメス、未受精卵からは半数体のオスを生じる。これらの半数体オスは、半数体の（正常な）精子をつくるために精子形成過程で減数分裂を行わない。本研究では、精子形成における減数分裂の制御が、オスで改変されている分子機構の解明をめざす。そこで、トランスクリプトーム解析により、精巣特異的、ハチ目昆虫特異的に発現する遺伝子を選抜して機能解析を行い、遺伝子間相互作用のネットワークデータなどを活用して、遺伝子制御ネットワークを解析することを目的としている。今年度は、カブラハバチの精母細胞が減数分裂期にはいる初期蛹の精巣から抽出した全RNAと、同時期の卵巣から抽出した全RNAを用いてRNA-Seq を行い、トランスクリプトーム情報を得た。アノテーションにより機能予測した遺伝子を比較して精巣特異的に発現している19の転写産物を特定した。それらのうちの２つについてはハチ目昆虫に特異的で機能未知であった。このうち発現量の多い、566アミノ酸をコードする1706塩基からなる転写産物に着目し、RNAi による機能解析を行なった。5'末端付近に対応する二本鎖RNAを作成し、減数分裂期前の終齢幼虫体腔内に注入したところ、蛹初期の精巣での発現量が低下し、発現が阻害された。羽化後1日目の成虫では通常、正常な減数分裂の進行により成熟精子が貯精嚢に移動して精巣は萎縮しているが、RNAi により発現阻害した個体では、精巣は見かけ上萎縮しておらず、貯精嚢内に成熟精子はほとんど見られなかった。これらの結果からこの転写産物は、精巣内での減数分裂の進行、あるいは精子成熟に重要な役割を果たしているものと推測された。

膜翅目昆虫通常从受精卵产生二倍体雌性，从未受精卵产生单倍体雄性。这些单倍体雄性在精子发生过程中不会经历减数分裂来产生单倍体（正常）精子。在这项研究中，我们的目的是阐明男性精子发生过程中减数分裂控制改变的分子机制。因此，我们将利用转录组分析来选择在睾丸特异性和膜翅目昆虫中表达的基因，进行功能分析，并利用基因相互作用的网络数据来分析基因调控网络。今年，我们将利用叶蜂精母细胞已进入减数分裂期的早期蛹睾丸中提取的总RNA和同期卵巢中提取的总RNA进行RNA-Seq，获得转录组知道了。通过比较通过注释预测功能的基因，我们鉴定了 19 个以睾丸特异性方式表达的转录本。其中两种是膜翅目昆虫特有的，其功能尚不清楚。其中，我们重点关注由编码566个氨基酸的1706个碱基组成的高表达转录本，并利用RNAi进行了功能分析。当制备对应于5'端的双链RNA并将其注射到减数分裂期前的末龄幼虫体腔中时，早期蛹睾丸中的表达水平降低并且表达受到抑制。通常，在成年后的第一天，成熟的精子由于正常的减数分裂过程而迁移到精囊，并且睾丸萎缩，但在表达被RNAi抑制的个体中，睾丸似乎没有萎缩。精囊中的成熟精子。这些结果表明该转录本在睾丸内减数分裂的进展或精子成熟中发挥重要作用。