Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

スーパージーン / 擬態 / 平行進化 / アゲハチョウ / 染色体逆位 / アゲハ蝶

シロオビアゲハのベイツ型擬態の原因領域は染色体逆位によって固定されたスーパージーンであるが、ほぼ同じ擬態スーパージーンをもつ近縁種のナガサキアゲハには染色体逆位が存在しない。そこで、2種の擬態スーパージーンの構造と構成遺伝子の発現と機能の比較などから、ベイツ型擬態の平行進化の遺伝的背景とスーパージーンの構築原理を解明する。
シロオビアゲハとナガサキアゲハの擬態紋様で異なるのは、前者の擬態形質は翅だけにみられるのに対し、後者は翅だけでなく腹部にも警告的な擬態色（黄色）が着色する。一方、シロオビの擬態翅では擬態型dsxや擬態型UXTが蛹初期に発現誘導され、これが擬態形質に結びついている可能性がこれまでに示唆されてきた。しかし、スーパージーンの内外の遺伝子群全体について擬態形質形成と関連した発現や機能は体系的には解析されていなかった。そこで、シロオビアゲハのスーパージーン内部の遺伝子（dsx, UXT, U3X）とスーパージーン近傍の遺伝子（prospero, sir2）の発現パターンが擬態型雌、非擬態型雌、雄の蛹期後翅でどのように変化するかをq-PCR法やRNAseq法により明らかにした。また、electroporation-mediated RNAi法により各遺伝子がシロオビアゲハ擬態型雌の後翅紋様形成にどのように働いているかを明らかにした。一方、ナガサキアゲハ擬態型雌の腹部での警告色の発色にdsxやUXTが関与しているかを調べるために、ナガサキアゲハ擬態型雌、非擬態型雌、雄の蛹期後翅と蛹期腹部及びシロオビアゲハ擬態型雌と雄の蛹期腹部（警告色を発色しない）における発現パターンを明らかにした。また、ナガサキアゲハの腹部において各遺伝子群をelectroporation-mediated RNAi法によりノックダウンして、dsx-Aが擬態形質に関与することを初めて明らかにした。

スーパージーン / 進化遺伝 / ベイツ型擬態 / シロオビアゲハ / ナガサキアゲハ / 比較ゲノム / 逆位 / 紋様形成 / 超遺伝子 / supergene / doublesex / ゲノム再編成 / 擬態紋様形成 / superegne / 進化 / 昆虫 / ゲノム / アゲハ蝶 / 擬態 / 進化生物学

複雑な適応形質を制御する染色体上の隣接遺伝子群「スーパージーン」の分子的実体を他に先駆けて示した。具体的には、シロオビアゲハと近縁種ナガサキアゲハの擬態を制御するスーパージーンの構造と機能を明らかにした。前者では染色体逆位、後者では構造多様性により組換えが抑制され、両種の擬態遺伝子座は平行進化で進化した可能性が示された。また、両種の擬態形質はスーパージーン内のdsx遺伝子により主に制御されることが示された。

スーパージーンの概念は約100年前から提唱されているが、その実態は知られてこなかった。本研究では、スーパージーンを同定する新規手法を確立し、逆位を持たない予想外のスーパージーン、2種のアゲハの擬態の平行進化、dsx遺伝子の擬態形質の制御機構を他に先んじて明らかにした。本成果は、スーパージーンの新たなメカニズムを呈示した意味で画期的で、遺伝学、進化学、生態学などの学術分野に大きな影響を与える可能性が高い。