Ecological advantages of reproductive system and sex determination system in invasive ants

入侵蚂蚁生殖系统和性别决定系统的生态优势

• 批准号: 22K06398
• 负责人: 宮川 美里
• 金额: $ 2.58万
• 依托单位: Utsunomiya University
• 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
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K06398/
• 关键词: 近親交配; 性決定機構; 単為生殖; 繁殖様式; 膜翅目昆虫; アリ

アリやハチで進化した相補的性決定遺伝子座（CSD）を伴う単数倍数性性決定機構は、近親交配で生じる子の50%が不妊雄となる弱点がある。近親交配の影響は特に遺伝的多様性の低い侵入初期の個体群で顕著になる。しかしアリ類の中には、一回の侵入で新天地に定着し、集団を維持している種が存在する。これらの種では特殊な繁殖様式や、性決定遺伝子座の複数化がみられ、近親交配の回避や不妊雄生産に伴うコストの抑制効果が示唆されている。本研究はウメマツアリを利用して上記の形質の適応的意義の評価を目的としている。2022年度は本種の特殊な繁殖様式における近親交配の回避効果を検証する下地をつくるべく、本種のCSDにみられる多型の検出に注力した。ミツバチではCSDの実態を担う遺伝子csdが存在し、Hyper Variable Region (HVR) とよばれるアミノ酸残基の繰り返し数に多型のある領域がヘテロ接合性の認識部位であると示唆されている。さらにCSDのホモ化が生じないよう、交尾集団内の多型は高頻度で維持される傾向がる。申請者らはドメインやモチーフ構造から、ウメマツアリではtra-likeがミツバチのcsdと同様に働くと予想した。まず、HVRに相当する領域を特定した。さらに、CSDのアリルタイプがホモ型の個体からは一種類、ヘテロ型の個体からは二種類のtra-like多型が検出され、tra-likeが本種のCSDの実態を担うことが示唆された。上記の結果は第67回応用動物昆虫学会（摂南大学）で発表した。特殊な繁殖様式に近親交配を抑制する効果があるならば、ウメマツアリにおけるCSDのアリル多型（tra-like多型）はミツバチで検出される頻度よりも低いことが予想される。2022年度の研究を通して、tra-like多型の頻度を用いて上記の予想を検証する準備が整った。

具有互补性确定基因座（CSD）在蚂蚁和蜜蜂中演变的奇异性性别确定机制具有不育男性的弱点，其中50％的近交儿童发生近交。在遗传多样性低的早期入侵人群中，近交的影响尤为突出。但是，有些蚂蚁是在一个入侵并维持人口的新土地上定居的物种。这些物种具有特殊的育种风格和性别确定基因座的多重繁殖，这表明它们避免了近亲繁殖以及抑制与不育男性产量相关的成本的效果。这项研究旨在使用松蚂蚁评估上述特征的适应性意义。在2022财年，我们专注于检测该物种中CSD中看到的多态性，以创建一个基础，以验证该物种特殊育种风格的近交疾病的回避作用。在Honeybees中，有一个基因CSD负责CSD的实际状态，并且有人提出，在重复的氨基酸残基数量中具有多态性的区域称为高变量区域（HVR）是杂合识别位点。此外，交配种群中的多态性倾向于保持高频，以防止CSD同态。基于域和基序结构，申请人预测Tra-like将以与松树中的Bee CSD相同的方式工作。首先，确定了与HVR相对应的区域。此外，在具有CSD的同态的个体中检测到一种类型的Tra样多态性，并且在异态性的个体中检测到两种类型的Tra样多态性，这表明Traike是该物种中CSD的实际状态。上述结果在第67届应用动物昆虫学学会（森根大学）提出。如果一种特殊的育种样式具有抑制近亲繁殖的作用，则预计在松蚂蚁中CSD的等位基因多态性（类似Tra样的多态性）不如蜜蜂中检测到的那些。在整个2022年的研究中，我们随时准备使用Tra-like多态性的频率来验证上述预测。

项目成果

ウメマツアリの性決定分子カスケードにおける重複したtra遺伝子の機能分化

日本松蚁性别决定分子级联中重复tra基因的功能分化

• 发表时间: 2023
• 作者: 宮川美里;宮川一志
• 通讯作者: 宮川一志