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A03-4 小林(一)班

プラナリア生殖戦略のインテグリティを支える新奇機構の解明

後生動物の中には、環境の変化や世代に応じて無性生殖と有性生殖の2つの生殖様式を転換するものがいます。無性生殖を行う動物の多くは分化多能性幹細胞を持っていて、自切現象後に再生を行うことで無性的に増殖することができます。そして、彼らは必要に応じて分化多能性幹細胞や休眠状態にあった始原生殖細胞から生殖細胞や生殖器官を作り出すことができます。一般的に生殖細胞の分化は前成的(Preformation)あるいは後成的(Epigenesis)に「胚発生中」に起こりますが、分化多能性幹細胞を持つ動物では、「胚発生後」(Postembryonic determination)に生殖細胞を作り出せることがわかります。しかし、PreformationやEpigenesisに比べて、Postembryonic determinationに関する仕組みの研究はそれほど進んでいません。

私たちは先行研究において、扁形動物プラナリアのDugesia ryukyuensis(和名はリュウキュウナミウズムシ)の無性クローン集団(OH株)に、同種あるいは異種の有性プラナリアを餌として与えることによる「有性化系」を確立しました(図中A)。この有性化系では、複雑な生殖器官が規則正しい順に約1ヶ月で誘導されてくるので、その形態学的変化から有性化を5段階に分けることができます(図中B)。この実験的有性化は有性プラナリアに含まれている種特異性の低い化学物質によって引き起こされていることが示唆されました。私たちは、プラナリアの分化多能性幹細胞であるネオブラストや休眠状態にある始原生殖細胞から”Postembryonic”に生殖細胞や生殖器官を誘導することができるこの化学物質を「有性化因子」と呼んでいます。

最近、私たちはいくつかの有性化因子を同定することに成功しました。具体的な化学物質が明らかになったことで、新奇の有性化の仕組みの存在を提案することができるようになりました。そこで、本研究では、ゲノム解析を駆使することで、この新奇の有性化機構を解明することを目指します。本研究の成果は、後生動物に広く共通するPostembryonic determinationに関与する仕組みを解明していく手がかりになると期待できます。

A:Dugesia ryukyuensisのクローン集団(OH株)。小さい個体は生殖器官を持たず分裂/再生を繰り返す無性個体。無性個体に「有性化因子」を与えると有性化する。大きい個体は有性個体。

B:有性化5段階の図。有性化は規則正しい順序で生殖器官の分化が起こる。ca, 交接器官、gp, 生殖孔、op, 卵巣原器、ov, 卵巣、te, 精巣、yg, 卵黄腺。

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研究組織
主要論文

小林 一也

  • §Sekii K, §Yorimoto S, Okamoto H, Nagao N, Maezawa T, Matsui Y, Yamaguchi K, *Furukawa R, *Shigenobu S and *Kobayashi K

    Transcriptomic analysis reveals differences in the regulation of amino acid metabolism in asexual and sexual planarians.

    Sci. Rep. 9, 6132 (2019)

  • §Nakagawa H, §Sekii K, Maezawa T, Kitamura M, Miyashita S, Abukawa M, Matsumoto M and *Kobayashi K

    A comprehensive comparison of sex-inducing activity in asexual worms of the planarian Dugesia ryukyuensis: the crucial sex-inducing substance appears to be present in yolk glands in Tricladida.

    Zool. Lett. 4, 14 (2018)

  • *Kobayashi K, Maezawa T, Tanaka H, Onuki H, Horiguchi Y, Hirota H, Ishida T, Horiike K, Agata Y, Aoki M, Hoshi M and Matsumoto M

    The identification of ᴅ-tryptophan as a bioactive substance for postembryonic ovarian development in the planarian Dugesia ryukyuensis.

    Sci. Rep. 7, 45175 (2017)

  • Maezawa T, Tanaka H, Nakagawa H, Ono M, Aoki M, Matsumoto M, Ishida T, Horiike K and *Kobayashi K

    Planarian ᴅ-amino acid oxidase is involved in ovarian development during sexual induction.

    Mech. Dev. 132, 69-78 (2014)

  • *Kobayashi K, Maezawa T, Nakagawa H and Hoshi M

    Existence of two sexual races in the planarian species switching between asexual and sexual reproduction.

    Zool. Sci. 29, 265-272 (2012)

  • *Kobayashi K and Hoshi M

    Sex-inducing effect of a hydrophilic fraction on reproductive switching in the planarian Dugesia ryukyuensis (Seriata, Tricladida).

    Front. Zool. 8, 23 (2011)

  • *Kobayashi K, Arioka S, Hoshi M and Matsumoto M

    Production of asexual and sexual offspring in the triploid sexual planarian Dugesia ryukyuensis.

    Integ. Zool. 4, 265-271 (2009)

  • Kobayashi K, Ishizu H, Arioka S, Cabrera JP, Hoshi M and *Matsumoto M

    Production of diploid and triploid offspring by inbreeding of the triploid planarian Dugesia ryukyuensis.

    Chromosoma 117, 289-296 (2008)

  • Kobayashi K, Arioka S and *Hoshi M

    Seasonal changes in the sexualization of the planarian Dugesia ryukyuensis.

    Zool. Sci. 19, 1267-1278 (2002)

  • Kobayashi K, Arioka S, Hase S and *Hoshi M

    Signification of the sexualizing substance produced by the sexualized planarians.

    Zool. Sci. 19, 667-672 (2002)

  • Kobayashi K and *Hoshi M

    Switching from asexual to sexual reproduction in the planarian Dugesia ryukyuensis: change of the fissiparous capacity along with the sexualizing process.

    Zool. Sci. 19, 661-666 (2002)

  • *Kobayashi K, Koyanagi R, Matsumoto M, Cabrera JP and Hoshi M

    Switching from asexual to sexual reproduction in the planarian Dugesia ryukyuensis: bioassay system and basic description of sexualizing process.

    Zool. Sci. 16, 291-298 (1999)

§equally contributing authors

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