국립 선진 산업 과학 기술 연구소 (Yoshikawa Hiroyuki 회장) (이하 "AIST"), 생물학적 공학 연구 부서 [Iwakura Masahiro 회장], Biosymbiotic Interaction Research Group Fukatsu Takema, Biosymbiotic interaction Group의 이사 인 Chimbiotic 대학의 공동의 영향을 미쳤다 곤충의 성별 변화를 겪는 울 바키 아는 초기 발달 단계에 국한되지 않지만 장기간의 유충 단계 동안 지속됩니다
특정 유형의 나비와 알약 벌레에서, "스피드 바카라 박테리아로 인한 성 변화"로 알려진 현상은 성 염색체가 남성이더라도 완전한 여성 개인으로서 발생합니다 이러한 스피드 바카라 박테리아에 감염된 choribillium의 유충이 항생제를 공급했을 때, 그들은 다양한 패턴에서 남성 및 여성 특성을 가진 "성관계 개체"를 발견했습니다
이 발견은 곤충의 성 변화가 초기 발달 단계에 국한되지 않지만 후기 발달 단계에서도 가능하다는 것을 보여줍니다 이것은 곤충 성적 통제, 해충 통제 및 생식 공학의 관점에서 주목을받는 업적입니다
이 연구의 결과는 2007 년 7 월 2 일에 Applied and Environmental Microbiology에 발표되었으며 Kichou는 잡지 표지에 발표되었습니다
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| 사진 : Kigoto (오른쪽)의 정상 및 대인 개인 (왼쪽) |
* Narita Set al 응용 및 환경 미생물학73 : 4332-4341 (2007)
성적 결정과 성적 차별화의 메커니즘은 기본 과학 도전으로서 우리의 지적 호기심을 자극 할뿐만 아니라 산업 응용에 사용될 가능성도 있습니다 예를 들어, 가금류 및 가축 농업 장소에서 우유를 생산하는 암탉과 소만 낳는 암탉 만 생산할 수 있다면 유용 할 것입니다 이러한 이니셔티브는 때때로 "생식 공학"이라고 불리지만 아직 실용적으로 완전히 구현되지는 않았습니다 외부 요인을 사용하여 동물성을 인위적으로 조작 할 수있는 기술을 개발할 수 있다면 이는 실제적인 사용에 크게 기여할 것입니다
외부 요인으로 인한 성별 변화가있는 동물도 알려져 있습니다 특히 흥미로운 점은 많은 곤충에서 볼 수있는 "스피드 바카라 미생물에 의한 생식 조작"으로 알려진 현상입니다 Wolbachia (Wolbachia)는 모든 곤충 종의 20% 이상을 감염시키는 보편적 인 스피드 바카라 박테리아이지만 숙주 곤충의 재생산에 변화를 일으키는 것으로 유명합니다 그러나 Wolbachia가 숙주 곤충의 재생산을 조작하는 메커니즘에 큰 관심이 있지만 아직 명확하지 않은 많은 것들이 있습니다
AIST는 탐험되지 않은 유전자 자원의 보물 인 스피드 바카라 미생물을 배양하기 어려운 다양한 연구 프로젝트를 촉진하고 있습니다 이 연구는 주요 연구원으로 Chiba University의 원예 과학 대학원의 3 학년 박사 과정 학생 인 Narita Satoko가 수행했습니다
kichoEurema Hecabe일본 전역에서 일반적으로 발견되는 나비이며, 남성은 밝은 노란 날개 색상과 미리의 뒷면에 성적 마커가 있으며 (그림 1의 왼쪽 상단), 약간 둔한 노란 날개와 성적 마커가없는 암컷 (그림 1의 오른쪽 상단) 키스를 포함한 Lepidopteran 곤충에서 섹스는 일반적으로 성 염색체에 의해 결정되며 XX는 남성이되고 Xy는 여성이됩니다 그러나 오키나와 메인 섬과 타인 가시마의 국화 인구는 특정 계보의 스피드 바카라 박테리아 울 바키아에 감염되어 성별 변화가 발생하고 모든 자손이 여성 인 것으로 알려져 있습니다
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그림 1 : (왼쪽 상단) 성인 남성 생식기 뿔 딱정벌레 화살표는 성 징후를 나타냅니다 (오른쪽 상단) 정상 스피드 바카라 성인
(왼쪽 하단, 하단 중간) 항생제 치료에 의해 얻어진 콜레스테롤 종
(오른쪽 하단) 번데기가 나오고 번데기 할 수없는 뿔이있는 클립 사이의 변태 종 번데기 껍질 제거 |
스피드 바카라 박테리아 Wolbachia가 남성 사이프러스를 암컷으로 변형시킬 때와 방법에 대한 단서를 얻으려고 시도하면서, 우리는 항 바치 정맥류를 함유 한 인공식이에서 여성만이 태어난 세포질 계보의 유충을 높이고 신체의 스피드 바카라 박테리아를 선택적으로 억제하고 제거하려고 시도했습니다 첫 번째, 두 번째, 세 번째 및 4 위 및 4 위 유충부터 번데기까지, 그들은 항생제 함유 음식으로 자랐고, 번데기는 일반적으로 번데기가되었지만 나비가 상당히 감소한 비율은 크게 감소했습니다 등장한 많은 나비는 구부러진 날개와 꼬인 날개 (그림 1의 왼쪽 아래, 중간)에서 이상을 보여 주었고, 언뜻보기에 정상적인 것처럼 보이는 나비는 제대로 날 수 없었습니다 번데기가 나타나지 않았을 때, 나비 몸이 내부에 형성되었고 번데기에서 탈출하지 못한다는 것이 밝혀졌습니다 (그림 1, 오른쪽)
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그림 2 : (왼쪽 상단) 정상 남성 고환 붉은 색소가 있습니다
(오른쪽 상단) 정상적인 암컷 난소 난소 결절에서 발생하는 계란 세포가 줄 지어 있습니다
(하단) 대인 개인의 생식 둥지 난소와 고환은 공존합니다 |
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그림 3 : (왼쪽 상단) 정상적인 수컷 짝짓기 기계이며, 파란색 화살표는 짝짓기 밸브 림이라고 불리는 수컷에 고유 한 구조입니다
(오른쪽 상단) 정상적인 스피드 바카라 짝짓기 기계 붉은 화살표는 항문 유선 과정이라고 불리는 스피드 바카라에 고유 한 구조입니다
(하단) 대인 관계 개인을위한 결합 장치 짝짓기 valvular spines 및 항문 미스토이드 공정이 공존합니다 |
우리 가이 나비의 형태를 조사했을 때, 우리는 많은 개인에게 남성과 스피드 바카라 특성이 혼합되어 있음을 발견했습니다 외부 형태로, 많은 나비는 남성지면으로 밝혀졌지만 성 자국이 하나 또는 두 개가 부족했습니다 내부 형태와 관련하여, 정상 수컷은 고환 (도 2의 왼쪽 상단)을 가지고 있으며 정상 암컷은 난소를 가지고 있지만 (도 2의 오른쪽 상단), 이들 나비의 대부분에서 고환과 난소가 모두 형성되었다 (도 2의 하부) 또한, 우리가 짝짓기 기계를 조사했을 때, 우리는 정상 수컷이 파악을 가진 남성 대조원 (그림 3의 왼쪽 상단)을 가졌으며 정상 암컷은 립 플랩을 가진 암컷 콥 펄터 (도 3의 오른쪽)를 가지고 있지만 (그림 3의 오른쪽 상단), 남성과 스피드 바카라 특성을 가진 많은 나비가있는 기계를 가지고있었습니다 (그림 3의 하부 행)
항생제로 처리 된 이들 나비에 대해 스피드 바카라 박테리아의 감염 밀도가 측정되었을 때, 처리되지 않은 나비의 1/10 미만으로 감소되었지만 완전히 제거되지 않았습니다
이러한 중간 성적 표현형을 나타내는 나비는 제 1 또는 제 3의 유충 단계에서 항생제 치료가 수행 될 때뿐만 아니라 항생제 치료가 제 2 또는 제 3 애벌레 단계에서 수행되었을 때와는 상당히 자주 나타났습니다 또한, 테트라 사이클린이없는 인공 사료 또는식이 잔디의 잎에서 자랄 때, 배아는 정상이었다 또한, 울 바키아가 감염되지 않은 나비에 항생제를 함유 한 인공 음식을 먹일 때 그러한 나비는 나타나지 않았다
위의 결과를 요약하면 다음과 같이됩니다
- 스피드 바카라 박테리아에 대한 감염 Wolbachia는 성 변화를 일으켰으며, 유충 단계에서 항생제가 여성과 같은 호넷에 제공되면 감염이 억제되었습니다
- 항생제를 먹은 유충은 정상적으로 번창했지만, 높은 속도로 나타나지 못했고, 등장한 나비는 또한 형태와 행동에서 이상을 나타 냈습니다
- 이 나비 중 다수는 남성과 스피드 바카라 특성을 가진 상호의 개인이었습니다
- 스피드 바카라 박테리아의 감염 Wolbachia의 감염은 항생제로 억제되어 불완전한 트랜스 젠더 효과를 초래하여 성관계 개체를 초래하는 것으로 여겨진다
- Intercogenic 개인은 첫 번째 유충 단계에서 항생제를 치료할 때뿐만 아니라 항생제가 세 번째 유충 단계에서 치료되었을 때도 나타났습니다
- 유 전적으로 남성 나비의 성전환은 완전 기능성 스피드 바카라으로의 성전환이 적어도 1 ~ 3 세의 유충 단계로부터 Wolbachia의 지속적인 감염을 필요로하고 숙주에 계속 작용하는 것으로 나타났습니다
대부분의 동물에서, 수컷과 암컷은 수정 당시 염색체 조성에 의해 유 전적으로 결정되며, 수정 된 난자가 수컷인지 암컷이되는지의 분화는 매우 초기 발달 단계에서 발생합니다 따라서 생식 절차를 수행하는 스피드 바카라 박테리아는 수정란의 초기 발달 중에 성적 분화 메커니즘에 영향을 미쳐 유 전적으로 남성 개인을 여성으로 변형시키는 것으로 생각되었다 그러나,이 연구의 결과는 울 바키 아가 주최하는 행동의 지점이 초기 발달 단계에 국한된 것이 아니라 가장 긴 유충 단계에 국한된 것으로 밝혀졌다 다시 말해서, 적어도 시카다에서는 울 바키 아는 "여성으로의 성적 차별화의 메커니즘"이 아니라 "여성 형태와 특성의 발현"을 조작함으로써 유전자 남성을 기능성 여성으로 전환하는 것이 제안되었다
이 발견은 스피드 바카라 박테리아로 인한 곤충의 성 변화 메커니즘에 관한 기존의 이론을 재고하도록 장려 할뿐만 아니라 성 호르몬의 존재가 알려지지 않은 곤충조차도 나중에 발달 과정에서 변화 할 수 있으며 곤충 성 제어와 생식 공학의 관점에서 관심을 끌 수있는 성과라고 제안합니다
스피드 바카라 박테리아가 남성 곤충을 암컷으로 변형시키는 특정 분자 메커니즘을 명확하게하기 위해 최근 몇 년 동안, 우리는 노란 테일과 동일한 레피 도테 란 곤충의 게놈 분석의 진행 상황을 이용할 것이며, 이는 성별 결정과 성적 차별화에 훨씬 쉽게 관여 할 수있는 유전자에 접근 할 수 있었고, 후보 유전자와 같은 포괄적 인 접근법이 후보자의 접근법이 어떻게 wolbachia 감염이 호스트의 표현에 영향을 미치는지 알아볼 것입니다 비록 이것이 여전히 도전이지만, 우리가 구체적인 방식으로 곤충의 늦은 발달 중에 성별 변형 메커니즘을 이해할 수 있다면, 우리는 또한 남성과 여성 곤충을 자유롭게 제어하는 "곤충 생식 공학"과 자연적인 농약 곤충의 효율적인 생산과 같은 다양한 산업 응용을 포함하는 "곤충 생식 공학"을 고려할 것입니다
(연구 강사)
독립 행정 기관
Biosymbiotic Interaction Research Group의 생물학적 기능 공학 연구 부서
연구 그룹 책임자 후 카츠 타키마
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