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PLoS genetics2011Feb03Vol.7issue(2)

CSPおよびテイクアウト遺伝子は、渡り鳥のイナゴの行動相変化中の魅力と反発の間のスイッチを調節します

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文献タイプ:
  • Journal Article
  • Research Support, Non-U.S. Gov't
概要
Abstract

行動の可塑性は、イナゴ相転移において最も顕著な特性です。しかし、イナゴの行動可塑性の遺伝的基盤はほとんど不明です。渡り鳥のイナゴ型型ムグラトリアの行動相変化の根底にある分子メカニズムを解明するために、オリゴヌクレオチドマイクロアレイ分析によって、溶解と群化の時間コースにおける遺伝子発現パターンを比較しました。データ分析により、末梢の嗅覚知覚に関連するいくつかの遺伝子カテゴリが、両方の時間コースで合計1,444の差次的に発現した遺伝子で強く規制されていることが明らかになりました。これらの候補遺伝子の中で、いくつかのCSP(化学感覚タンパク質)遺伝子と1つのテイクアウト遺伝子LMIGTO1は、それぞれ総合的で孤独なイナゴにおいてより高い発現を示し、孤独化と統合中に反対の発現傾向を示しました。QRT-PCR実験により、ほとんどのCSPメンバーとLMIGTO1がアンテナが豊富な表現を示したことが明らかになりました。嗅覚行動実験と組み合わせたRNA干渉により、CSP遺伝子ファミリーと1つのテイクアウト遺伝子LMIGTO1が、脱出中の個人間の反発から孤独化中の逆の移行への魅力への移行に関与していることが確認されました。これらの発見は、CSPおよびテイクアウト遺伝子によって調節されるイナゴ排出された嗅覚キューに対する反応が、渡り鳥のイナゴの行動相変化に関与しており、イナゴ凝集の形成に関連する以前に記載されていなかった分子メカニズムを提供することを示唆しています。

行動の可塑性は、イナゴ相転移において最も顕著な特性です。しかし、イナゴの行動可塑性の遺伝的基盤はほとんど不明です。渡り鳥のイナゴ型型ムグラトリアの行動相変化の根底にある分子メカニズムを解明するために、オリゴヌクレオチドマイクロアレイ分析によって、溶解と群化の時間コースにおける遺伝子発現パターンを比較しました。データ分析により、末梢の嗅覚知覚に関連するいくつかの遺伝子カテゴリが、両方の時間コースで合計1,444の差次的に発現した遺伝子で強く規制されていることが明らかになりました。これらの候補遺伝子の中で、いくつかのCSP(化学感覚タンパク質)遺伝子と1つのテイクアウト遺伝子LMIGTO1は、それぞれ総合的で孤独なイナゴにおいてより高い発現を示し、孤独化と統合中に反対の発現傾向を示しました。QRT-PCR実験により、ほとんどのCSPメンバーとLMIGTO1がアンテナが豊富な表現を示したことが明らかになりました。嗅覚行動実験と組み合わせたRNA干渉により、CSP遺伝子ファミリーと1つのテイクアウト遺伝子LMIGTO1が、脱出中の個人間の反発から孤独化中の逆の移行への魅力への移行に関与していることが確認されました。これらの発見は、CSPおよびテイクアウト遺伝子によって調節されるイナゴ排出された嗅覚キューに対する反応が、渡り鳥のイナゴの行動相変化に関与しており、イナゴ凝集の形成に関連する以前に記載されていなかった分子メカニズムを提供することを示唆しています。

Behavioral plasticity is the most striking trait in locust phase transition. However, the genetic basis for behavioral plasticity in locusts is largely unknown. To unravel the molecular mechanisms underlying the behavioral phase change in the migratory locust Locusta migratoria, the gene expression patterns over the time courses of solitarization and gregarization were compared by oligonucleotide microarray analysis. Data analysis revealed that several gene categories relevant to peripheral olfactory perception are strongly regulated in a total of 1,444 differentially expressed genes during both time courses. Among these candidate genes, several CSP (chemosensory protein) genes and one takeout gene, LmigTO1, showed higher expression in gregarious and solitarious locusts, respectively, and displayed opposite expression trends during solitarization and gregarization. qRT-PCR experiments revealed that most CSP members and LmigTO1 exhibited antenna-rich expressions. RNA interference combined with olfactory behavioral experiments confirmed that the CSP gene family and one takeout gene, LmigTO1, are involved in the shift from repulsion to attraction between individuals during gregarization and in the reverse transition during solitarization. These findings suggest that the response to locust-emitted olfactory cues regulated by CSP and takeout genes is involved in the behavioral phase change in the migratory locust and provide a previously undescribed molecular mechanism linked to the formation of locust aggregations.

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