基礎生物学研究所 進化発生研究部門の大出高弘助教（現 京都大学）、森田慎一研究員、新美輝幸教授を中心とした国際共同研究チームは、カブトムシの角形成遺伝子の特定に成功しました。 カブトムシの人気の秘密は立派な角にありますが、角がどのような遺伝子によって作られるかの詳細は不明でした。今回、研究チームは、次世代シーケンサーを用いた網羅的な解析などを行い、角形成に関与する11個の遺伝子を特定することに成功しました。これらの遺伝子の機能を阻害すると、角が消失したり、短くなったり、形が変わったり、余分な角が生えたりする興味深い変化が観察されました。今回特定した角形成遺伝子群は、昆虫の角の進化を考える上で重要な知見をもたらすものです。 本研究は基礎生物学研究所 進化発生研究部門の大出高弘助教（現 京都大学）、森田慎一研究員と新美輝幸教授らのグループを中心として、基礎生物学研究所の重信秀治特任准教授らのグ

基礎生物学研究所の重信秀治特任准教授と中部大学の大場裕一准教授、別所学博士らの研究グループは「ヘイケボタル」のゲノムの解読に成功しました。また米国マサチューセッツ工科大学(MIT)と共同で、米国産ホタル「フォティヌス・ピラリス」のゲノムも解読しました。両者のゲノムを比較することにより、ホタルの仲間がどのように光る能力を手に入れたのか、その歴史の詳細が初めて明らかになりました。ホタルの発光は、ルシフェラーゼと呼ばれる酵素とルシフェリンと呼ばれる基質が反応することによって光を発生することが知られています。今回の研究により、進化の過程でホタルがどのようにして発光に必要なルシフェラーゼ遺伝子を獲得したのかが判明しました。 光らない生物でも普遍的に持っている、アシルCoA合成酵素と呼ばれる脂肪酸代謝酵素の遺伝子が進化の過程で何度も重複を起こして複数のコピーが存在するようになり、そのひとつが発光活性を

富山大学大学院理工学研究部（理学）の前川清人准教授と大学院理工学教育部の矢口甫氏（現 琉球大学熱帯生物圏研究センター博士後研究員）らの研究グループは，基礎生物学研究所の重信秀治特任准教授らと共同で，シロアリの兵隊分化を決定する遺伝子を発見しました。研究グループは,次世代 DNA シーケンサー（大規模塩基配列解読装置）を用いた網羅的な解析を行い，兵隊分化の初期に働く遺伝子を探索しました。その結果，兵隊に分化する個体では，リポカリンとよばれる輸送タンパク質遺伝子が極めて高く発現することを突き止めました。リポカリン遺伝子は，シロアリへの進化の過程で配列が特徴的に変化しており，タンパク質は腸の上皮細胞に局在していました。機能解析の結果，この遺伝子が女王からの栄養物質の受け渡し行動を介して，兵隊分化を生じさせることが明らかになりました。 本成果は，英国王立協会紀要「Proceedings of th

基礎生物学研究所 進化発生研究部門の川口はるか特任研究員と新美輝幸教授の研究グループは、テントウムシの卵巣移植技術を開発し、テントウムシ卵巣の凍結保存に初めて成功しました。米粒ほどの大きさのテントウムシの幼虫から卵巣を取り出し、凍結保護剤で処理した後に液体窒素中で凍結保存することが可能となりました。凍結保存した卵巣は、解凍後に別の幼虫の体内に移植することで、凍結卵巣由来の子孫を残すことが出来るようになりました。 昆虫での卵巣移植および卵巣凍結保存の成功は、比較的大きな卵巣を持つカイコなどに続く成功例となります。本技術により、より多様な昆虫の生物遺伝資源の安定した保存につながることが期待されます。本研究成果はJournal of Insect Biotechnology and Sericology に2018年7月13日に掲載されました。 様々な生命現象の解明を探求していく研究には、モデル

地球上に存在する植物の多くは、根で菌類と共生しています。この共生は菌根共生とよばれ、植物と菌類とが互いに獲得の得意な栄養物質を交換することで効率的に成長しています。その中でも代表的なものがアーバスキュラー菌根というタイプの菌根で、最も多くの植物種が形成する、普遍的な菌根の様式です。しかし、この菌根を形成するアーバスキュラー菌根菌(AM菌)は植物と共生しないと生育できない絶対共生性の生物で、人為的な培養も難しいため、研究や農業利用を行う上での障害となっているのが現状です。そこで、今回、基礎生物学研究所の小林裕樹研究員、川口正代司教授らを中心とした研究グループはAM菌が単独では生育できない理由を遺伝子情報から明らかにするため、愛知県西尾市から単離されたAM菌株R. clarus HR1株のゲノムを解読し、モデルとされているAM菌（R. irregularis  DAOM197198株）との比較

Home ＞ ニュース ＞ プレスリリース一覧 ＞ 肥料節減に向け、植物と共生するアーバスキュラー菌根菌のゲノムを高精度に解読　〜植物から得ている栄養素を明確化・特殊な遺伝子構造を発見〜 アーバスキュラー菌根菌注１（以下AM菌）は植物の根の中に菌糸を発達させるとともに、土中にも菌糸を張り巡らし、植物の根が届かない場所のリン等を植物に届け、代わりに糖などの光合成産物を受け取る共生関係を築いています。この共生関係は植物の生育を促進する効果があり、将来的に、リン肥料などの消費を押さえる生物資材としての活用が期待されています（図１）。 今回、基礎生物学研究所の前田太郎研究員、重信秀治特任准教授、川口正代司教授らを中心とした研究グループは、代表的なAM菌であるRhizophagus irregularis（図２）のゲノムを従来よりも格段に高精度に解読することに成功し、AM菌が脂肪酸やビタミンB1など

自然科学研究機構 基礎生物学研究所 立命館大学 自然科学研究機構 生理学研究所 基礎生物学研究所 神経生理学研究室の渡辺英治准教授は、同研究所の八杉公基研究員と立命館大学の北岡明佳教授、生理学研究所の坂本貴和子助教、サクラリサーチオフィスの田中健太博士との共同研究によって、深層学習機が「蛇の回転錯視注１」が引き起こす運動知覚を再現することを、新たに発見しました。深層学習機は、脳の神経ネットワーク構造や動作原理を参照して設計された人工知能のひとつであり、近年、画像分類や音声認識など、幅広い分野で画期的な成果を収めているだけでなく、脳の動作メカニズムを研究するためのツールとしても期待が高まっています。今回研究グループは、大脳皮質の動作原理として有力な仮説のひとつである「予測符号化理論注２」を組み込んだ深層学習機によって、錯視の再現ができるかどうかを検証しました。深層学習機に、我々の日常生活など

植物の葉は色々な大きさの細胞でできています。一番外側にある表皮の層は、特に細胞の大きさがバラバラです。岡崎統合バイオサイエンスセンター／基礎生物学研究所の川出健介特任准教授は、東京大学大学院理学系研究科の塚谷裕一教授（岡崎統合バイオサイエンスセンター 客員教授）との共同研究により、葉の表皮細胞における核内倍加＊1という現象が、サイコロゲームのようにランダムに起こっていることを発見しました。さらに、核内倍加が起こるたびに細胞は一定の割合で大きくなるという、表皮細胞が独自に設けている成長促進ルールも見つけました。そして、このふたつにより、表皮のバラバラな細胞の大きさをコンピューター上で再現することに成功しました。これらの成果は、2017年9月19日に科学雑誌PLOS ONE誌に掲載されました。 *1核内倍加 細胞は２つに分裂する前に核の中にあるDNAを２倍にしておき、分裂するときにそれを均等に

自然科学研究機構 基礎生物学研究所 総合研究大学院大学 金沢大学 東京工業大学 宮城大学 花を付ける植物（被子植物）は花を付けない植物から進化してきました。この30年ほどの研究から、数種類のMADS-box（マッズボックス）遺伝子（注１）と呼ばれる遺伝子が共同して働くことで、花が作られることがわかってきました。また、20年前には花を付けない植物であるシダ類にもMADS-box遺伝子があることが発見されました。花を付けない植物ではMADS-box遺伝子がどのような働きをしているのか、それらの遺伝子がどのように進化して花を作るようになったのか、植物の形の進化のメカニズムを探る研究として進められてきましたが、これまでにはっきりとした結論が得られていませんでした。その理由は、花を付けない植物では遺伝子操作が難しく、MADS-box遺伝子がどんな働きをしているかが明確にわからなかったからです。 基礎

果物を搾ったジュースに含まれるみずみずしい水分やさわやかな酸味、甘みのもととなる糖や美しい色をもたらす色素は、その多くが液胞と呼ばれる細胞の中の区画（細胞小器官）に貯められています。また、豆腐のもととなる大豆のタンパク質や米に含まれるタンパク質の一部も、液胞に貯められています。私たちの生活は、植物の液胞のはたらきに大きく依存しているのです。私たちのグループはこれまでに、植物の液胞へ物質を運ぶ運搬経路の数が、動物や菌類の類似の経路よりも多いことを見いだしていました。このことは、植物の進化の過程で、液胞へ物質を輸送する輸送経路が多様化し、その結果植物に特徴的な液胞のはたらきが獲得されてきたことを示唆しています。しかし、このような植物の液胞のはたらきがどのようにして出来上がったのか、また、それぞれの液胞への輸送経路でどのようなタンパク質がはたらいているのかについては、現在もあまりよく分かっていま

自然科学研究機構 基礎生物学研究所 神戸大学 植物は、光のエネルギーを利用して二酸化炭素を固定し糖を合成します（光合成）。そのため、強い光のある環境の方が、より光合成を行うことができ植物にとって好ましい環境であると思われがちです。ところが、多くの場合地表に届く光は光合成装置の容量を超えており、直射日光にさらされた植物は危険にさらされています。この危険を避けるため、植物は強い光を浴びたときに、そのエネルギーをわざと逃がす、いわば“ガス抜き”のしくみを発達させました。qEクエンチング（＊１）と呼ばれるこの“ガス抜き”のしくみは、環境が変動する中で植物が生き残るために必要なしくみでした。研究グループはこれまでqEクエンチングのしくみをさまざまに研究してきましたが、今回、紫外線の多い環境で育った緑藻を詳しく調べたところ、従来知られていなかった全く新しい仕組みが見つかりました。本研究は基礎生物学研究

Home ＞ ニュース ＞ プレスリリース一覧 ＞ 葉序の規則的パターン形成において新規拡散性因子の存在を予測 〜オーキシンとPIN1の相互制御モデルによるシミュレーション〜 生物は時として驚くほど美しく秩序だった空間構造を作り出すことがあります。その代表的な例として植物の葉序が挙げられます。葉序は茎の周りの規則性を持った葉の配置様式のことであり、美しい幾何学的模様を生み出すことが広く知られています。この規則的パターンは、植物ホルモンのオーキシンとその膜輸送タンパク質PIN1がお互いに制御し合うことにより形成されることが明らかにされています。しかしながら、その制御機構の多くの部分は未だ解明されていません。今回、基礎生物学研究所共生システム研究部門の藤田浩徳助教と川口正代司教授は、オーキシンとPIN1輸送体の相互制御に基づいたシミュレーションをコンピュータ上で行うことにより、今までのモデルで

富山大学大学院理工学研究部（理学）の 前川 清人 准教授と大学院理工学教育部の増岡 裕大 氏（現 日本学術振興会 博士後研究員）らの研究グループは、基礎生物学研究所の 重信 秀治 特任准教授らと共同で、シロアリの兵隊分化を調節する因子の特定に成功しました。本研究では、次世代 DNA シーケンサー(大規模塩基配列解読装置)とよばれる技術を用いて、原始的なシロアリ（ネバダオオシロアリ）の兵隊が分化する際に働く遺伝子を網羅的に解析しました。その結果、動物で保存されている細胞増殖経路（TGFβ シグナル）に関係する遺伝子が、兵隊への脱皮と武器の形成に重要な働きをもつことが明らかになりました。得られた知見に基づいて、シロアリが兵隊を進化させた背景に関する新たな仮説を提唱しました。本成果は、米国の国際科学雑誌「PLoS Genetics（オンライン版）」に掲載されました。 詳しくは富山大学プレスリリー

地球上の生命は全て「細胞」で構成されており、細胞が行う活動には生物種を通じて共通性がみられます。例えば、細胞は生命活動を支えるタンパク質を作り、作られたタンパク質を細胞内に正しく輸送し配置するという活動を行っています。この活動は動物、菌類、植物などの全ての生物種においてみられます。しかし、全ての細胞が同じタンパク質のセットを持っているわけではなく、タンパク質を必要な場所に輸送する仕組みも生物によって異なっていることが分かってきました。基礎生物学研究所細胞動態部門の上田貴志教授と国際基督教大学の伊藤瑛海特任助教らの研究グループは、理化学研究所光量子工学研究センターの中野明彦副センター長、お茶の水大学の植村知博准教授らと共同で、植物が進化の過程でどのようにして独自の体制やライフスタイルを構築してきたのかを細胞レベルで明らかにするべく、植物を特徴付ける細胞小器官である液胞にタンパク質を輸送する仕

自然科学研究機構 基礎生物学研究所 名古屋大学 基礎生物学研究所 季節生物学研究部門の新村毅特任助教（現東京農工大学 准教授）、中山友哉特別共同利用研究員（名古屋大学　大学院生）、四宮愛特任助教、吉村崇客員教授（名古屋大学トランスフォーマティブ生命分子研究所 教授）らのグループは、基礎生物学研究所の成瀬清特任教授、渡辺英治准教授、亀井保博特任准教授、名古屋大学の田中実教授、日本女子大学の深町昌司准教授らのグループとともに、メダカの色覚に季節変化が存在することを明らかにしました。動物たちは環境の変化によって、光感受性や色覚をダイナミックに変化させることで毎年繰り返される季節変化に、より良く適応していることが考えられます。ヒトにおいても色覚に季節変化があることが報告されており、メダカで明らかになった季節による色覚の変化は幅広い動物種に共通する仕組みである可能性が考えられます。本成果は科学雑誌N