【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】25251041 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

シロアリ / 社会性 / ゲノミクス / DNAメチル化 / カースト / 遺伝子発現 / 形態形成因子 / トランスクリプトーム / ゲノム / ソシオゲノミクス / カースト分化 / コミュニケーション / RNA-seq / 兵隊 / 分化経路 / 個体間相互作用 / フェロモン / 形態形成

【研究成果の概要】

本研究課題では、社会性昆虫であるシロアリ類について、社会性のゲノム基盤の解明を目的として近年飛躍的に進歩した次世代シーケンシング技術を用いた研究を進めてきた。トランスクリプトーム解析および遺伝子発現解析から、オオシロアリにおける兵隊カーストの分化過程における大顎形成に関わる遺伝子が同定された。また近縁種との比較から、シロアリ祖先系統で多くの遺伝子のアミノ酸非同義置換率が上昇し、正の自然選択圧働いていることが示された。さらに、遺伝子のメチル化のレベルとカースト特異的発現の間には負の相関があることと、遺伝子重複がカースト分化などの高度な社会性に繋がったことなどが示唆されている。

【研究の社会的意義】

アリやシロアリなどの社会性昆虫では、発生過程において個体の形態や行動が明確に分化する「カースト分化」という現象を伴う高度な社会性（真社会性）が見られる。これまで、近代的な分子生物学的手法を用いた研究がアリ・ハチを中心に行われてきたが、シロアリの社会性については研究が後れており、社会性の原理の理解には至っていなかった。本研究では、シロアリのいくつかの種を用いて、トランスクリプトームおよびゲノム解析から、社会性に関わるゲノム基盤を解明しようとするもので、研究開始当初には想像だにしなかった多くの成果を得るに至っている。これらの研究成果から、動物の社会とは何かにつちえ答えが得られることが期待される。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2013-04-01 - 2018-03-31

【配分額】46,020千円 (直接経費: 35,400千円、間接経費: 10,620千円)

【研究分野】生態

【研究領域課題番号】13440228 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

創巣期コロニー / シロアリ / ディファレンシャル・ディスプレー法 / タカサゴシロアリ / タイワンシロアリ / コウシュンシロアリ / オオシロアリ / クチキゴキブリ / タイリンキノコシロアリ / 個体間相互作用

【研究成果の概要】

タカサゴシロアリ、タイワンキノコシロアリ、コウシュンシロアリおよびオオズアリを得るために、4月中旬と5月下旬に沖縄県の石垣島および沖縄本島において採集を行った。また、オオシロアリを得るために、5月中旬に鹿児島県の屋久島へ採集に出かけた。さらに、社会性昆虫の研究連絡を行うためワシントン州立大学のLaura S. Corley助教授を7月17日から8月5日にかけて招聘して研究交流を行った。8月上旬には福岡市で開催されたシンポジュームで研究発表を行た。実験室での研究は下記の6項目にわたって行った。(1)オオシロアリとタカサゴシロアリを材料にして、それらの幼虫に幼若ホルモンを経口的に与えると、前兵蟻を経て兵蟻へと変化していく過程を利用して、それらの遺伝子をデファレンシャル・デスプレー法で調べた。また、兵隊の除去、追加などの操作により、兵隊の存在が、他の個体の兵隊への分化を抑制しているかどうかを検証した。(2)コウシュンシロアリは、飼育下で比較的容易に擬職蟻からニンフを経て有翅虫をつくることができる。そこで、コロニーの生息条件をさまざまに変えて、それがどのように有翅虫分化に影響するかを研究した。(3)クチキゴキブリ類では、親成虫から子虫への世話行動を観察した。(4)オオシロアリ類を材料に用いて、腸内容物、ペリットなどの化学分析を行い、この栄養提供の意義を検証した。(5)キノコシロアリを材料に用いて、成虫が自らの体に蓄えてある栄養物質を経口で子虫たちに与える様子、反対にワーカーたちが成虫に給餌する様子を調べた。(6)キノコシロアリでは、単雌多雄、多雌単雄、多雌多雄などの様々な組み合わせの創巣期コロニーも知られている。そこで、実験室においてそれらの組み合わせによる子供の生産効率を調べた。そしてコロニー発達における雌雄バランスの意義を考察した。なお、一連の研究成果は英語論文として6つの国際誌に発表した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】14,900千円 (直接経費: 14,900千円)