共同研究報告書提出

共同研究報告書

研究区分	一般研究
研究課題	昆虫休眠と哺乳類冬眠の統合的理解
新規・継続の別	新規
研究代表者／所属	基礎生物学研究所
研究代表者／職名	教授
研究代表者／氏名	重信秀治

研究分担者／氏名／所属／職名
	氏　　名	所　　属	職　　名
1	松田直樹	基礎生物学研究所	研究員
2	山口良文	北大低温研

研究目的	冬眠や休眠は動物の持つ低温環境への適応戦略であり、多くの動物の系統で独立に進化してきた。昆虫学では休眠は生存に不利な条件に先立って起こる自発的な発育停止あるいは遅延と定義される。アブラムシは春から夏には雌性胎生単為生殖によって増殖する一方、冬が近づくと日長の短縮を感知し有性生殖に切替え、越冬卵によって厳しい冬を乗り切る。本研究の第1の目的は、アブラムシの越冬卵の寒冷適応の分子基盤の解明である。哺乳類の季節応答の顕著な例として冬眠が知られる。本課題の第2の目的として、冬眠する哺乳類ハムスターをモデルに餌貯蔵型の冬眠メカニズムを明らかにする。これらを統合して冬眠・休眠の普遍性を議論する。

研究内容・成果	研究1：アブラムシの越冬卵の寒冷適応の分子メカニズムの解明研究2：シマリスの冬眠の分子メカニズムの解明研究1では、アブラムシの越冬卵の寒冷適応の機構解明を目指す。まず、越冬卵状態における宿主昆虫側の遺伝子発現を網羅的に調べるために越冬卵のRNAseqを行った。当研究室では実験室で冬環境を作り出し産卵を誘導する系と卵を休眠状態で維持し正常に孵化させる技術がすでに確立している。この系を使って、アブラムシの越冬卵を産卵直後から11週間（孵化直前のタイミング）、22の発生ステージ(n=3)、総計66サンプリングした。サンプリングしたタイミングは以下のとおりである。産卵後、0h， 3h， 9h， 15h， 21h， 27h， 33h， 39h， 45h， 51h， 57h， 63h， 69h， 75h， 5d， 7d， 14d， 21d， 35d， 49d， 63d， 77d （h=hours， d=days）これらの卵1つずつからRNAを抽出しRNA-seqを実施した。卵1つずつから微量サンプルからのRNA-seqであり技術的にハードルの高い実験であったが予備解析の結果高品質なシーケンスデータが得られていることがわかった。現在詳細に解析中であるが、予備解析結果から、全体的な遺伝子発現が劇的に変化する時期が存在が示唆された。より詳細の解析を継続する。アブラムシは必須共生細菌ブフネラを保有しており宿主のアミノ酸代謝を担うことが知られている。越冬卵においては産み出された直後は卵の後極に局在し、休眠中にゆっくりと進行する胚発生とともに胚内を移動し最終的にはバクテイオサイトと呼ばれる共生器官を形成する。ブフネラの役割は成体内で詳しく調べられているが休眠状態においての機能についてはほとんど研究されていない。今回我々は、休眠中の卵において、ブフネラの数がどのように変化しているのかをリアルタイムPCRで定量した。しようとした卵サンプルは産卵後、1 週間、2 週間、3 週間、4 週間、5 週間、8 週間、12 週間（n=3）。ブフネラの遺伝子としてdnaK、宿主昆虫側の遺伝子としてrpL7を定量PCRを行うプライマーの設計のターゲットとした。その結果、ブフネラの数は12週間の休眠器官中はあまりブフネラの数に大きな変動はなかった。緩やかな増加傾向が見られたが統計的な有意差はなく、サンプル数を増やして解析を追加して慎重に検討する必要がある。さらにブフネラの遺伝子の遺伝子発現も調べる必要があると考えており実験に着手している。研究2では、シマリスの冬眠の分子メカニズムの解明をゲノミクス的手法で明らかにする。今回の研究では特に脂肪細胞に着目し、冬眠と非冬眠条件下でトランスクリプトームを比較する。現在低温研山口教授がRNAサンプルを調製中である。

成果となる論文・学会発表等