頭足類における新規形質「吸盤」に関する進化発生学的研究

头足类新性状“吸盘”的进化与胚胎学研究

基本信息

批准号：
22KJ0560
负责人：
金原僚亮
金额：
$ 1.41万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2023
资助国家：
日本
起止时间：
2023-03-08 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0560/
关键词：
吸盤形態形成胚発生頭足類形態形成過程

项目摘要

軟体動物門頭足綱に属するイカやタコ (鞘形類) の持つ吸盤は，捕食や交接など複雑な行動を可能にし，頭足類の示す高度な知能の発達にも関わる重要な形質である．しかし，吸盤を持たない頭足類の祖先種から発生プログラムがどのように改変されて吸盤が獲得されたのかは未解明であった．本研究では，頭足類における吸盤の形成過程及び獲得過程の解明を目的とする．具体的には1) 鞘形類における吸盤形成過程を記載し発生学的な基盤を構築する. 2) 頭足類の中で初期に分岐し，吸盤を持たないオウムガイ類の触手の形成過程を調べ鞘形類と比較する．3) 鞘形類の吸盤形成に必須の遺伝子を特定し，吸盤形成の分子機構とその獲得過程を解明する．という3項目を実施している．2022年度は，研究1ではこれまで吸盤形成過程を記載したイカの仲間に加え，イイダコAmphioctopus fangsiaoとマメダコOctopus parvusという2種のタコについても吸盤形成過程を観察し，孵化後の生態の違いに応じて異なる吸盤形成パターンを明らかにした．研究2では主にオオベソオウムガイ Nautilus macromphalusに着目し，幼若個体の触手について組織学的な記載と免疫染色に加え，マイクロCTによる内部構造の観察も行い，鞘形類との比較を行うための知見を蓄積した．研究3では，コウイカS. esculenta を主な研究対象としてin situ hybridization (ISH) による発現部位の解析を行った．さらに，吸盤形成部位において特異的に発現する遺伝子を網羅的に解析するため，RNA-seqにより腕の先端から基部にかけての遺伝子発現量の比較を行った．また，イイダコについてもISHの実験系を確立し，遺伝子の発現動態のコウイカとの比較により，イカとタコで共通した働きを示すものを特定した．

属于软体动物类头足类的乌贼和章鱼（回声足类）所拥有的吸盘能够实现捕食和交配等复杂行为，并且是头足类动物所表现出的高级智力发展的一个重要特征．然而，目前尚不清楚如何修改发育程序以从没有吸盘的头足类祖先物种中获得吸盘。本研究的目的是阐明头足类吸盘的形成和获得过程。具体来说，1）我们将描述椭圆形动物的吸盘形成过程并建立胚胎学基础2）我们将描述鹦鹉螺类动物的触手形成过程，它们是最早分化的头足类动物之一，并且没有吸盘。具鞘状。 3) 鉴定梨形动物出芽形成所必需的基因，阐明出芽形成的分子机制及其获得过程。我们正在实施三项内容： 2022年，除了目前已经描述了吸盘形成过程的鱿鱼家族外，在研究一中，我们还将观察两种章鱼的吸盘形成过程，即大章鱼Amphioctopus fangsiao和普通章鱼Octopus parvus，以及研究孵化后生态学的差异，揭示吸盘形成的不同模式。在研究2中，我们主要关注巨型鹦鹉螺Nautilus Macromphalus，除了对幼年个体的触手进行组织学描述和免疫染色外，我们还利用显微CT观察了内部结构，并将其与鞘翅目积累的知识进行了比较。研究3以墨鱼S. esculenta为主要研究对象，通过原位杂交（ISH）分析表达位点。此外，为了全面分析吸盘形成位点特异表达的基因，我们使用RNA-seq比较了从手臂尖端到基部的基因表达水平。我们还建立了乌贼的实验ISH系统，通过与乌贼的基因表达动态比较，我们鉴定了乌贼和墨鱼具有共同功能的基因。