Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

珍無腸動物門 / 左右相称動物 / 交尾器 / 繁殖様式 / 無性生殖 / 有性生殖 / 体内受精 / 付属肢 / 珍無腸動物 / 雄性生殖器 / パターニング遺伝子 / 突出部委

本研究課題では、珍無腸動物門における繁殖様式に焦点を当て、左右相称動物においていかにして繁殖の様式が進化してきたのかについて新たな洞察を得ることを目的とする。主として用いる研究対象はミサキムチョウウズムシであり、本年度はトランスクリプトームデータから遺伝子カタログを作成し、付属肢の発生に重要とされる遺伝子の同定に成功している。また、成長に伴う交尾器の発達過程についても精査しており、雄性先熟であることが示唆されている。今後は、in situ ハイブリダイゼーションなどにより、交尾器の発達に必要な遺伝子がどのように発現しているのかについて詳細な解析を行う。

また、特殊な無性生殖を行う無腸動物 Convolutriloba longifissuraについても大きな成果が得られた。本種は飼育条件下では主として分裂を行うことで増殖するが、横分裂と縦分裂を組み合わせた特異な分裂様式を呈する。この特殊な分裂がどのように制御されているのかを知るため、分裂過程の詳細なステージングと切断実験を行った。その結果、横分裂が適切な位置に入ることで、縦分裂が誘導されていることが示唆された。また、比較トランスクリプトーム解析によって、縦分裂の分子発生機構を解明することを試みた。面白いことに、駆動されることが予想されたアポトーシスは縦分裂には使われておらず、分裂と並行して２つの頭部再生が起こることで、２つの頭部が独自に運動を開始することで、中央部分の亀裂が大きくなることが示唆されている。今後はこれまでの成果を論文としてまとめるとともに、発現上昇が認められた正中線の規定に関する遺伝子の発現局在をin situ ハイブリダイゼーションなどにより、特定する予定である。

本年度に導入された臨界点乾燥装置によりサンプルを処理することで、走査電子顕微鏡での交尾器の微細構造などの解析が詳細に行えるようになった。

ストロナイゼーション / 頭部形成 / パターン形成遺伝子 / 繁殖様式 / 性決定 / 生活史 / 無性生殖 / 放精抱卵 / 神経系 / 表現型可塑性 / ボディプラン / 放精放卵

環形動物門多毛綱シリス科の種では、出芽のように個体の一部から生殖腺を持つ個体(ストロン)が繁殖のために出現し、親個体から分離したのち遊泳し、放卵・放精を行う(ストロナイゼーション)。本研究課題では、シリスの示す無性生殖様式であるストロナイゼーションの発生機構を明らかにすることを目的としており、後胚発生において体軸の途中に頭部や尾部が生じる仕組みについて焦点を当てる。2021年度は、これまでに確立した飼育系およびストロナイゼーションの誘導系を用い、ストロナイゼーションの過程で起こる形態・組織変化に基づくステージングを詳細に行い、その過程での遺伝子発現解析を行った。
また、ストロンが分離する以前から尾部の再生も始まることを明らかとし、新たに生じる尾を「二次尾部」として、その形成機構を探っている。また、トランスクリプトームデータに基づいた遺伝子データベースが構築され、発生や再生、繁殖に重要な役割を果たす遺伝子群の配列を網羅的に把握し、その成果を論文として公表した。
ストロナイゼーションの過程での遺伝子発現解析では、ストロンの頭部形成時には身体のposterior側で頭部形成遺伝子が発現上昇する一方、Hox遺伝子群の発現に大きな変化はなく、ストロン頭部となる体節は、「尾部のアイデンティティを保ったまま頭部形成が起こる」という特殊なシステムを有することが示唆された。
また、佐渡において2019年度に採集した分岐するタイプのシリスは、形態学的および分子生物学的解析の結果、新種であることが明らかとなり、キングギドラシリスRamisyllis kingghidoraeと命名し国際誌に公表した。本種においてもトランスクリプトーム解析を推進し、論文投稿中である。今後も可能な限り佐渡でも採集を行い、キングギドラシリスの飼育も試み、分岐する体制の発生過程についても可能であれば解析を行いたい。

【研究分担者】
越川滋行	北海道大学	地球環境科学研究院	准教授	(Kakenデータベース)
林良信	慶應義塾大学	法学部(日吉)	講師	(Kakenデータベース)