研究内容

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分子細胞遺伝学的な手法を用いた研究 (佐原・藤本)

　蛾と蝶で構成されるLepidoptera（鱗翅目、チョウ目）は、動原体が染色体のあちらこちらに散在する分散動原体型染色体構造を持っています。形に特徴がないため、蛍光DNAプローブを用いたFluorescence in situ hybridization法（FISH法）によりお互いの染色体の対応関係を調査します。これまでの研究で、多くの進化的チョウ目昆虫は、モデルのカイコと同様の遺伝子が並ぶ染色体であることがわかってきました。最近、モンシロチョウの仲間は例外であることもわかってきており、蝶の中での染色体進化をさらに調べています。また、比較的体が小さな祖先的なタイプの蛾についても調査を進めています。

[主な関連論文]
Traut et al (1999): Molecular differentiation of sex chromosomes probed by comparative genomic hybridization. Chromosoma 108, 173-180.
Sahara et al (2003): W-derived BAC probes as a new tool for identification of the W chromosome and its aberrations in Bombyx mori. Chromosoma, 112, 48-55.
Yoshido et al (2005): The Bombyx mori karyotype and the assignment of linkage groups. Genetics 170, 675-685.
Yasukochi et al (2009): Extensive conserved synteny of genes between the karyotypes of Manduca sexta and Bombyx mori revealed by BAC-FISH mapping. PLoS ONE 4, e7465.
Shibata et al (2009): Reprobing of multicolour FISH in preparations of lepidopteran chromosomes. Zoological Science 26, 187-190.
Yoshido et al (2011): Samia cynthia versus Bombyx mori: Comparative gene mapping between a species with a low-number karyotype and the model species of Lepidoptera. Insect Biochemistry and Molecular Biology 41, 370-377.
Nguyen et al (2013): Neo-sex chromosomes and adaptive potential in tortricid pests. The Proceedings National Academy of Sciences USA 110: 6931-6936.
Šichová et al (2016): Fissions, fusions, and translocations shaped the karyotype and multiple sex chromosome constitution of the northeast-Asian wood white butterfly, Leptidea amurensis. Biological Journal of the Linnean Society 118, 457-471.
Okumura et al (2019): Construction of a BAC library of Endoclita excrescens as a tool for comparative gene mapping in Lepidoptera. Entomological Science 22, 167-172.

著者：佐原 健

　水生昆虫のトビケラ（Trichoptera、毛翅目昆虫）は、幼虫期を水中で過ごします。トビケラも、チョウ目と同様の染色体構造を持っており、類似した方法により染色体を同定する研究を進めています。トビケラは大きく3つのグループに分類されるので、それぞれの代表種について、ゲノムライブラリーの作製とBAC-FISHマッピングによりその進化とチョウ目昆虫との関係解明を目指しています。

[主な関連論文]
Sahara et al (2013): FISH identification of Helicoverpa armigera and Mamestra brassicae chromosomes by BAC and fosmid probes. Insect Biochemistry and Molecular Biology 43, 644-653.
Fujimoto et al (2018) Construction of a BAC library and selection of BACs containing orthologs of Bombyx mori genes in Stenopsyche marmorata (Trichoptera: Stenopsychidae). Journal of Insect Biotechnology and Sericology 87, 61-69.
Ohno et al (2020): BAC selection of the large white butterfly, Pieris brassicae (Lepidoptera: Pieridae) containing orthologs of the silkworm, Bombyx mori (Lepidoptera: Bombycidae). Applied Entomology and Zoology 55, 159?174.

著者：佐原 健, 藤本 章晃

　多くの動物は、母親と父親由来の単数配偶子が受精することで2倍体として生きています。性染色体を除き相同染色体は1個体に2セットずつ存在します。相同染色体の一つでも欠けたモノソミーは、生きて行けないと考えられています。ただし、1921年にキイロショウジョウバエで唯一例外が見つかっていました。当時は、DNAの二重らせんも明らかにされていなければ、ゲノム情報もない時代です。どうしてこんな例外が生きてゆけるのか。分子遺伝学的に詳しく調べることは困難でした。それから、約100年後の現代、私たちはカイコでモノソミーを発見しました。現在、この発見の検証と生存要件に関わる遺伝子量補償について調査を行っています。

著者：佐原 健

カイコをはじめとする蛾や蝶には通常の精子の他に核のない精子（無核精子）が見つかっています。その数は、通常の有核精子よりも多く、例外なく作られることから何らかの役割があると考えられてきました。私たちは、カイコを使って、無核精子が受精に必要不可欠であることを示しました。また、キイロショウジョウバエでは性決定に関わるSxl遺伝子のカイコホモログBmSxlが、正常に機能する無核精子の形成に不可欠であることも突き止めました。現在は、その詳細な機能解明と無核精子の進化について興味を持っています。

[主な関連論文]
Sahara and Takemura (2003) Application of artificial insemination technique to eupyrene and/or apyrene sperm in Bombyx mori. Journal of Experimental Zoology, 297A, 196-200.
Sahara and Kawamura (2004) Roles of actin networks in peristaltic squeezing of sperm bundles in Bombyx mori. Journal of Morphology 259, 1-6.
Takemura et al (2006) Apyrene sperm from the triploid donors restore fecundity of cryopreserved semen in Bombyx mori. Journal of Insect Physiology 52, 1021-1026.
Takemura et al (2009) Fertility restoration of cryopreserved semen by hyper ratio of apyrene sperm in Bombyx mori. Applied Entomology and Zoology 44, 413-417.
Sakai et al (2019) Dimorphic sperm formation by Sex-lethal. Proceedings National Academy of Sciences USA 116, 10412-10417.　

著者：佐原 健