Tokyo University of Agriculture and Technology
- Research Portal Website

HOME 研究活動 研究要素集 研究要素集 <検索>カイコW染色体ならびにZ染色体に関する研究

カイコW染色体ならびにZ染色体に関する研究

限性ゼブラ系統の幼虫。雌はシマウマのような模様を持つ。それに対して雄には模様がなく白い皮膚である。

メンバー: 阿部広明

分野: 動物生命科学、生物科学、ゲノム科学

所属: 農学研究院

キーワード: カイコ、W染色体、性染色体、転移因子、レトロトランスポゾン

研究概要

カイコ(Bombyx mori)の性染色体型は雌がZW(XY)で、雄はZZ(XX)である。W染色体を1本でも持てば、その個体(厳密には細胞)は雌になる。したがってW染色体上には雌決定遺伝子の存在が予想される。現在までに標準タイプのW染色体上に特異的なDNAマーカーであるRAPDマーカーが12個同定されている。またカイコにはW染色体に常染色体の断片を放射線により転座させた「W転座染色体」も存在する。我々は標準タイプのW染色体とW転座染色体を比較研究した。W染色体に第3染色体のゼブラと呼ばれる遺伝子を持つ断片が転座した系統(限性ゼブラ系統)では、W染色体特異的マーカー12個のうち、2個が欠けていた。またW染色体に第2染色体の繭と血液の色が黄色くなる遺伝子を持つ断片が転座した系統(限性黄色繭系統)では、W染色体特異的マーカー12個のうち、なんと11個が欠けていた。これらの結果は、W染色体に常染色体が転座する際には、W染色体の末端に常染色体の断片が単なる付着のような形で付いたわけではなく、W染色体にも切断が起こり、その切断面に常染色体の断片が付いた、一種の相互転座であることを示している。またW染色体の大部分が失われても雌を決める能力があることから、雌決定に関する領域は、W染色体上の一部分に局在していることを示唆している。標準タイプのW染色体には、目で見てわかる形質を持つ遺伝子は、今のところ発見されていない。これに対しZ染色体には、多くの遺伝子が存在している。W染色体上には、LTR型レトロトランスポゾン、Non-LTR型レトロトランスポゾン、レトロポゾン、DNA型トランスポゾンなどの転移因子が、多数蓄積している。その状態は、ある転移因子に別の転移因子が入り込み、さらにそこにまた別の転移因子が入り込むといった、いわゆる「超入れ子構造」をしている。W染色体上の転移因子の解析から、最近になり判明した非常に珍しい特徴は、Bm1と呼ばれるヒトではAlu配列に相当する短い転移因子が、そのBm1の左右の配列を含む長い転移因子として機能していることである。このような転移因子は、今のところカイコのゲノム中でしか発見されていない。現在も引き続き、転移因子の解析をしながらWならびにZ染色体の解析を行っている。

主要論文・参考事項

Abe, H., Y. Sugasaki, T. Terada, M. Kanehara, F. Ohbayashi, T. Shimada, S. Kawai, K. Mita and T. Oshiki (2002): Nested retrotransposons on the W chromosome of the wild silkworm Bombyx mandarina. Insect Molecular Biology, Vol. 11, 307-314.

Abe, H., M. Seki, F. Ohbayashi, N. Tanaka, J. Yamashita, T. Fujii, T. Yokoyama, M. Takahashi, Y. Banno, K. Sahara, A. Yoshido, J. Ihara, Y. Yasukochi, K. Mita, M. Ajimura, M. G. Suzuki, T. Oshiki and T. Shimada (2005): Partial deletions of the W chromosome due to reciprocal translocation in the silkworm Bombyx mori. Insect Molecular Biology Vol. 14, 339-352.

Abe, H., T. Fujii, T. Yokoyama, M. Seki, M. Ajimura, K. Mita, N. Tanaka, M. Takahashi, Y. Banno, Y. Yasukochi, T. Oshiki, M. Nenoi, T. Ishikawa and T. Shimada (2008): Identification of female-determining region of the W chromosome in Bombyx mori. Genetica Vol. 133, 269-282.

The International Silkworm Genome Consortium (2008): The genome of a lepidopteran model insect, the silkworm Bombyx mori. Insect Biochemistry and Molecular Biology Vol. 38, 1036-1045.

Abe, H., T. Fujii, T. Shimada and K. Mita (2010): Novel non-autonomous transposable elements on the W chromosome of the silkworm, Bombyx mori. Journal of Genetics 89, 375-387.

Fujii, T., T. Fujii, S. Namiki, H. Abe, T. Sakurai, A. Ohnuma, R. Kanzaki, S. Katsuma, Y. Ishikawa and T. Shimada (2011): Sex-linked transcription factor involved in a shift of sex-pheromone preference in the silkmoth Bombyx mori. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 108 (44), 18038-18043.

Fujii, T., H. Abe, M. Kawamoto, Y. Banno and T. Shimada (2015): Positional cloning of the sex-linked giant egg (Ge) locus in the silkworm, Bombyx mori. Insect Molecular Biology Vol 24, 213-221.

(総説)
Goldsmith, M. R., Shimada, T. Abe, H. (2005): Genetics and Genomics of the Silkworm, Bombyx mori. Annual Review of Entomology Vol. 50, 71-100.

阿部広明・藤井 告・三田和英・嶋田 透(2012):カイコW染色体研究の歴史と最近の分子生物学的研究. 蚕糸・昆虫バイオテック 81, 187-199.

(単行本)
Abe, H., Fujii, T. and Shimada , T. (2010): Sex Chromosomes and Sex determination in Bombyx mori. In “Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera (Contemporary Topics in Entomology)” Crc Pr I Lic pp. 65-87.(ISBN: 978-1420060147).

Abe, H., Fujii, T. and Chandrasekar R. (2014): The recent progress of the W and Z chromosome studies of the silkworm, Bombyx mori. In “Short Views on Insect Biochemistry and Molecular Biology Vol (1) ” Published by International Book Mission, Academic Publisher, South India. pp. 291-316. (ISBN: 978-1-63315-205-2 (USA)).

お問い合わせ先

東京農工大学・先端産学連携研究推進センター
urac[at]ml.tuat.ac.jp([at]を@に変換してください)

研究要素集検索

The W and Z chromosome studies of the silkworm, Bombyx mori

Sex-limited Zebra-W strain.

Research members: Hiroaki Abe PhD.

Research fields: Animal life science, Biological Science, Genome science

Departments: Institute of Agriculture

Keywords: silkworm, Bombyx mori, W chromosome, sex chromosome, transposable element, retrotransposon

Summary

Sex chromoosmes of the silkworm, Bombyx mori, are designated as ZW (XY) for females and ZZ (XX) for males. The female mode of development is determined by the presence of a single W chromosome. Therefore, it is presumed that the female-determining gene (Fem) is present on the W chromosome. Until date, 12 W-specific random amplified polymorphic DNA (RAPD) markers have been identified on the normal W chromosome. We have compared the W-translocation chromosomes with normal W chromosome. The T(W;3)Ze (the sex-limited Zebra strain) chromosome lacked 2 W-specific RAPD markers, indicating that the region containing these two W-specific RAPD markers has been deleted. Additionally, we have investigated T(W;2)Y (the sex-limited Yellow-cocoon strain). The T(W;2)Y chromosome lacked 11 such markers. These results indicate that the W chromosomes of the sex-limited strains are products of reciprocal translocation accompanied by deletio, and an extremely limited region is required to determine femaleness. No genes for morphological traits have been mapped to the W chromosome. Contrary, Z chromosome is rich in genes. Many long terminal repeat (LTR) and non-LTR retrotransposons, retroposons, DNA transposons, and their derivatives, had accumulated as strata on the W chromosome. It is notable that some of these transposable elements contained the Bombyx short interspersed element (Bm1) sequences in the elements. On the other hand, the transposable elements on the Z chromosome were excluded by unequal crossing over or intra-element homologous recombination between LTRs.

Reference articles and patents

Abe, H., Y. Sugasaki, T. Terada, M. Kanehara, F. Ohbayashi, T. Shimada, S. Kawai, K. Mita and T. Oshiki (2002): Nested retrotransposons on the W chromosome of the wild silkworm Bombyx mandarina. Insect Molecular Biology, Vol. 11, 307-314.

Abe, H., M. Seki, F. Ohbayashi, N. Tanaka, J. Yamashita, T. Fujii, T. Yokoyama, M. Takahashi, Y. Banno, K. Sahara, A. Yoshido, J. Ihara, Y. Yasukochi, K. Mita, M. Ajimura, M. G. Suzuki, T. Oshiki and T. Shimada (2005): Partial deletions of the W chromosome due to reciprocal translocation in the silkworm Bombyx mori. Insect Molecular Biology Vol. 14, 339-352.
Abe, H., T. Fujii, T. Yokoyama, M. Seki, M. Ajimura, K. Mita, N. Tanaka, M. Takahashi, Y. Banno, Y. Yasukochi, T. Oshiki, M. Nenoi, T. Ishikawa and T. Shimada (2008): Identification of female-determining region of the W chromosome in Bombyx mori. Genetica Vol. 133, 269-282.

The International Silkworm Genome Consortium (2008): The genome of a lepidopteran model insect, the silkworm Bombyx mori. Insect Biochemistry and Molecular Biology Vol. 38, 1036-1045.

Abe, H., T. Fujii, T. Shimada and K. Mita (2010): Novel non-autonomous transposable elements on the W chromosome of the silkworm, Bombyx mori. Journal of Genetics 89, 375-387.

Fujii, T., T. Fujii, S. Namiki, H. Abe, T. Sakurai, A. Ohnuma, R. Kanzaki, S. Katsuma, Y. Ishikawa and T. Shimada (2011): Sex-linked transcription factor involved in a shift of sex-pheromone preference in the silkmoth Bombyx mori. Proceedings of the National Academy of Sciences (PNAS) 108 (44), 18038-18043.

Fujii, T., H. Abe, M. Kawamoto, Y. Banno and T. Shimada (2015): Positional cloning of the sex-linked giant egg (Ge) locus in the silkworm, Bombyx mori. Insect Molecular Biology Vol 24, 213-221.

(総説)
Goldsmith, M. R., Shimada, T. Abe, H. (2005): Genetics and Genomics of the Silkworm, Bombyx mori. Annual Review of Entomology Vol. 50, 71-100.

阿部広明・藤井 告・三田和英・嶋田 透(2012):カイコW染色体研究の歴史と最近の分子生物学的研究. 蚕糸・昆虫バイオテック 81, 187-199.

(単行本)
Abe, H., Fujii, T. and Shimada , T. (2010): Sex Chromosomes and Sex determination in Bombyx mori. In “Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera (Contemporary Topics in Entomology)” Crc Pr I Lic pp. 65-87.(ISBN: 978-1420060147).

Abe, H., Fujii, T. and Chandrasekar R. (2014): The recent progress of the W and Z chromosome studies of the silkworm, Bombyx mori. In “Short Views on Insect Biochemistry and Molecular Biology Vol (1) ” Published by International Book Mission, Academic Publisher, South India. pp. 291-316. (ISBN: 978-1-63315-205-2 (USA)).

Contact

University Research Administration Center(URAC),
Tokyo University of Agriculture andTechnology
urac[at]ml.tuat.ac.jp
(Please replace [at] with @.)

Search