家畜化に伴う形態変化の分子メカニズム ――カイコの尾角が小さくなった原因を遺伝子レベルで解明――

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2026-03-11 東京大学

東京大学大学院農学生命科学研究科の木内隆史准教授らは、カイコの家畜化に伴い幼虫の尾角が短くなった原因を遺伝子レベルで解明した。野生種クワコとの交雑個体を用いたQTL解析により、第4染色体上のWnt1とWnt6遺伝子が尾角の長さの違いに関与することを特定した。クワコ由来染色体を導入した系統やCRISPR/Cas9による機能解析から、両遺伝子が尾角形成に寄与することを実証した。両種間でタンパク質配列の違いはなく、遺伝子のコード領域ではなく発現を調節するシス制御領域の変化が形態差を生むことが示された。これは家畜化に伴う形態進化の分子基盤を示す成果であり、新たな家畜化昆虫の創出にもつながる可能性がある。

家畜化に伴う形態変化の分子メカニズム ――カイコの尾角が小さくなった原因を遺伝子レベルで解明――
本研究の概要

<関連情報>

Wntファミリー遺伝子のシス制御進化はカイコ種間の形態的差異に寄与する Cis-regulatory evolution of Wnt family genes contributes to a morphological difference between silkworm species

Kenta Tomihara,Ana Pinharanda,Young Mi Kwon,Andrew M. Taverner,Laura S. Kors,Matthew L. Aardema,Julia C. Holder,Lin Poyraz,Takashi Kiuchi,Peter Andolfatto
PLOS Biology  Published: March 10, 2026
DOI:https://doi.org/10.1371/journal.pbio.3003605

Abstract

Closely related species often exhibit distinct morphologies that can contribute to species-specific adaptations and reproductive isolation. One example is Lepidopteran caterpillar appendages, such as the “caudal horn” of Bombycoidea moths, which have evolved substantial morphological diversity among species in this group. Using interspecific crosses, we identify the genetic basis of the caudal horn size difference between Bombyx mori and its closest relative Bombyx mandarina. The three largest of eight QTL account for one third the mean horn length difference between the species. The largest of these, on chromosome 4, encompasses a conserved Wnt family gene cluster, key upstream regulators that are well-known for their roles in morphological diversification in animals. Using allele-specific expression analysis and CRISPR/Cas9 knockouts, we show that tissue-specific cis-regulatory changes to Wnt1 and Wnt6 contribute to the species difference in caudal horn size. This kind of modularity enables highly pleiotropic genes, including key upstream growth regulators, to contribute to the evolution of morphological traits without causing widespread deleterious effects.

細胞遺伝子工学
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