Inhibition of abnormal proliferation of epidermal cells in the knobbed mutant silkworm larva by the heavy-ion microbeam irradiation

カイコ孵化幼虫真皮細胞への重イオンマイクロビーム照射によるコブ突然変異の発現抑制

深本 花菜; 佐方 敏之*; 白井 孝治*; 坂下 哲哉; 舟山 知夫; 和田 成一*; 浜田 信行*; 柿崎 竹彦; 原 孝光*; 鈴木 芳代*; 小林 泰彦; 木口 憲爾*

Fukamoto, Kana; Sakata, Toshiyuki*; Shirai, Koji*; Sakashita, Tetsuya; Funayama, Tomoo; Wada, Seiichi*; Hamada, Nobuyuki*; Kakizaki, Takehiko; Hara, Takamitsu*; Suzuki, Michiyo*; Kobayashi, Yasuhiko; Kiguchi, Kenji*

蚕は、発生及び細胞分化を研究するための良い実験材料である。蚕のコブ突然変異は幼虫背面の斑紋が瘤状に突出する。現在、コブの主な原因は真皮細胞が異常分裂して局所的に多層になるためと考えられるが、コブの形成時期など、不明な点が多い。発表者らがこれまでに行った蚕4齢幼虫のコブ形成領域への重イオン局部照射によって、この形質の顕著な抑制は認められなかった。そこで、外見上コブが形成されていない、孵化直後の幼虫への重粒子線局部照射を行い、コブ形質発現の抑制の有無を調べた。まず孵化幼虫の特定領域に限定して照射するため、孵化幼虫サイズの穴を多数有するアルミ板を作成し、その穴に孵化幼虫を入れ上下面にOHPフィルムを貼ることで、幼虫の動きを抑制した。孵化幼虫の、コブが将来形成される領域に炭素イオンマイクロビーム照射を行ったところ、コブ形質発現の消失が認められる個体は全照射個体の7割以上であった。またコブ消失部位では真皮細胞の異常分裂が抑制され、正常蚕の真皮細胞層と同じ1層のままであった。これらの結果から、コブ形質の発現及び形成が孵化直後には未だ完了していないことが明らかになった。

Silkworm is an experimental insect good to investigate developmental biology or cell differentiation. Knobbed mutant is a quite unique and important model of cell differentiation, in that cells in the knob region consist of abnormally proliferated and stratified cells. In this study, the new application of irradiation with heavy ion microbeam for the first instar silkworm larvae was developed to clarify that when and where the knob mutant would form abnormal proliferation of epidermal cells. The holed aluminum plates were designed to fix the first instar larvae of silkworm during irradiation. After carbon ions microbeam irradiation, larvae were reared to evaluate the accuracy of irradiation. The deletion of knob was observed in over 70% of the larvae at fifth instar. The epidermal cells stayed, as it was a monolayer at irradiated region. These results indicate that heavy ion beam irradiation can control the abnormal cell division of epidermis in the knob mutant.