５－２

助成番号 150189
研 究 成 果 報 告 書（国立情報学研究所の民間助成研究成果概要データベース・登録原稿）
研究テーマ（和文） ＡＢ

社会性昆虫のエピジェネティック制御による利他性の発現とその進化

研究テーマ（欧文） ＡＺ

Epigenetic regulation of altruistic trait expression and its evolution in socialinsects

研究氏
代表名
者

ｶﾀｶﾅ ＣＣ姓）ハヤシ名）ヨシノブ

研究期間 Ｂ

２０１５～ ２０１６年

漢字 ＣＢ

林良信

報告年度 ＹR

２０１６ 年

Yoshinobu

研究機関名

北海道大学

ﾛｰﾏ字 ＣＺ Hayashi

研究代表者 ＣＤ
所属機関・職名

北海道大学大学院地球環境科学研究院・学術研究員

概要 ＥＡ (600 字～800 字程度にまとめてください。)「単独性から社会性への進化」は生物進化史上の革新的な出来事の一つであり(Maynard Smith & Szathmáry 1995)、
社会性生物においては、単独性生物では決してみることのできない特異な性質が数多く進化した。社会性昆虫で見られる不妊個体の存在（すなわち，極端な利他性）は進化生物学の大きな謎であったが、Hamilton (1964)による血縁選択理論の提唱によってその謎を進化生態学的に解き明かした。しかし一方で、利他性に関わる遺伝子はこれまでにほとんど同定されておらず，現在の進化生物学上の最大の謎の１つとなっている。これまでに社会性昆虫であるヤマトシロアリにおいては、交配実験によって不妊形質が X 染色体上の１遺伝子によって決定されることを明らかになっているが（Hayashi et al. 2007）、この遺伝子はまだ同定されていない。
そこで本研究では、ヤマトシロアリの不妊形質を制御する遺伝子（利他性遺伝子）の同定を行うことを目的とし，交配実験と次世代 DNA シークエンシンサーを用いた遺伝子連鎖解析を行った。まず、屋久島産と札幌産のヤマトシロアリを交配させて F2 世代を得ることができた。F2 の表現型の分離比は過去の研究（Hayashi et al. 2007）のモデルから予測される値とほぼ一致した。この F2 個体を使用して今後連鎖解析を行って利他性遺伝子の同定をし、その遺伝子のDNA メチル化状態を明らかにする。また本研究では、次世代シークエンサーを用いてシロアリの性決定機構解明のための研究に用いるオス特異的 DNA マーカーの作成に成功した。シロアリにおいては性決定因子とカースト決定因子の相互作用が指摘されているため、シロアリのカースト決定機構を解明するためには性決定機構も解明する必要がある。今後、オス特異的 DNA マーカーを用いてヤマトシロアリの胚の性判別を行い、胚の性間で発現遺伝子の比較を行って性決定機構の解明を行う。

キーワード ＦＡシロアリ

次世代 シー クエ ンサ 利他性遺伝子ー（以下は記入しないでください。）
助成財団ｺｰﾄﾞ ＴＡ

研究課題番号 ＡＡ

研究機関番号 ＡＣ

シート番号- 1 -DNA メチル化

発表文献（この研究を発表した雑誌・図書について記入してください。）
論文標題ＧＢ

Male-specific molecular genetic markers in the Japanese subterranean termite
Reticulitermes speratus (Isoptera: Rhinotermitidae)

著者名 ＧＡ

Yoshinobu
Hayashi, Kohei

雑誌

ページ ＧＦ～

雑誌名 ＧＣ

Insectes Sociaux

発行年 ＧＥ

201

7

巻号 ＧＤ

In press

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

論文標題ＧＢ
雑誌

著者名 ＧＡ
ページ ＧＦ

雑誌名 ＧＣ～発行年 ＧＥ

巻号 ＧＤ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

発行年 ＨＤ

総ﾍﾟｰｼﾞ ＨＥ

著者名 ＨＡ
図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ
著者名 ＨＡ

図書

書名 ＨＣ
出版者 ＨＢ

欧文概要 ＥＺ
Evolution of social from solitary life is one of the major transitions in biological evolution (MaynardSmith & Szathmáry 1995). Social organisms have evolved many traits that are never found in solitaryorganisms. Sterile individuals in eusocial insects had been an enigma in evolutionary biology, but
Hamilton (1964) proposed the kin selection theory and elucidated the problem. However, genes regulating
expression of the sterility have not yet been identified. So far, in a Japanese subterranean termite(Reticulitermes speratus), a eusocial insect, while expression of the sterility is known to be regulated
by a single gene on X chromosomes, the gene have not been identified.
In this study, we conducted a linkage analysis using hybrid individuals and a genotyping method witha next generation sequencer. We obtained F2 individuals from crosses of R. speratus derived fromYakushima and Sapporo. The segregation ratio of the F2 phenotypes was highly similar to those expectedfrom a single-locus model proposed in a previous study (Hayashi et al. 2007). We will carry out a linkage
analysis to identify the sterility gene and examine DNA methylation level of the gene. In this study,
furthermore, we developed male-specific molecular genetic markers using a next generation sequencer.
In termites, because it is suggested that caste determination factors are interact with sex determination
factors, to reveal caste determination mechanisms requires identification of sex determination factors.
We will conduct sex discrimination of embryos and then gene expression analyses between female and maleembryos to identify sex determination factors.

- 2 -