軟体動物二枚貝における形態進化機構の解明

• Project/Area Number: 12J01644
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 橋本 直樹 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥2,700,000 (Direct Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2013: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000); Fiscal Year 2012: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
• Keywords: 卵割 / 二枚貝 / 進化発生 / 計時機構 / 軟体動物 / 不等分裂 / 貝殻形成 / EvoDevo / bHLH転写因子群 / 螺旋卵割 / 二枚貝類 / 掘足類 / bHLH / 形態進化 / 足糸

Outline of Annual Research Achievements

軟体動物は螺旋卵割を行い、その分裂方向や不等分裂の極性はよく保存されている。しかし二枚貝類の貝殻始原細胞と考えられているX割球は典型的な螺旋卵割のルールから逸脱し、分裂ごとに不等分裂の極性と分裂方向を変化させるという特徴的な分裂パターンを示す。この特徴的なX割球の分裂パターンの進化的変更は二枚貝の「２枚の貝殻」の獲得という形態進化において重要なイベントであったと考えられている。
前年度までに、二枚貝の特徴的な卵割パターンが単離した割球においても示されることを示した。この結果は二枚貝の割球は自身の分裂回数を数える機構を持つことを示唆する。本年度は、実験発生学的手法を用いて、分裂回数を数える機構の実体を明らかにすることに取り組んだ。具体的には第一卵割を実験的に等割にさせることで、割球のサイズを変化させ、細胞質/核の体積比または極葉細胞質の量が分裂回数の制御に関与するかどうか検証した。
正常胚のD割球系譜では、第三卵割は植物極側の娘細胞が大きく、第四卵割で反転する。等割させた胚において、24％のD割球系譜で第三卵割が等割に変化した。第一卵割を等割にさせたことで、4細胞期のD割球は正常胚に比べると小さくなっている。つまり核と細胞質の体積比が8細胞期の１D割球の状態に近いと解釈すれば、この結果は不等分裂の極性の逆転を示す第四卵割の表現型に近づいていると考えられる。
また等割させた胚は第二卵割においてそれぞれ不等分裂し、4細胞期では2つの大型の割球が存在していた。この2つの大型の割球は極葉細胞質を受け継いでいる。この2つの割球において、正常胚と同様に第四卵割時に不等分裂の逆転が見られた。これは、極葉細胞質に二枚貝の特徴的な卵割パターンを制御する因子が存在することを示唆する。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cleavage pattern and development of isolated D blastomeres in bivalves (2015)
  • Author(s): Naoki Hashimoto, Yoshihisa Kurita, Kana Murakami, Hiroshi Wada
  • Journal Title: Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution Volume: 324 Issue: 1 Pages: 13-21
  • DOI: 10.1002/jez.b.22585
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The Diversity of Shell Matrix Proteins : Genome-wide Investigation of the Pearl Oyster, Pinctada fucata (2013)
  • Author(s): H. Miyamoto, H. Endo, N. Hashimoto, K. Iimura, Y. Isowa, S. Kinoshita, T. Kotaki, T. Masaoka, T. Miki, S. Nakayama, C. Nogawa, A. Notazawa, F. Ohmori, I. Sarashina, M. Suzuki, R. Takagi, J. Takahashi, T. Takeuchi, N. Yokoo, N. Satoh, H. Toyohara, T. Miyashita, H. Wada, T. Samata, K. Endo, H. Nagasawa, S. Asakawa, S. Watabe
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 30 Issue: 10 Pages: 801-816
  • DOI: 10.2108/zsj.30.801
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A Genome-wide Survey of Genes Encoding Transcription Factors in Japanese Pearl Oyster Pinctada fucata : II. Tbx, Fox, Ets, HMG, NFkB, bZIP, and C2H2 Zinc Fingers (2013)
  • Author(s): H. Koga, N. Hashimoto, D. G. Suzuki, H. Ono, M. Yoshimura, T. Suguro, Y. Yonehara, T. Abe, N. Satoh, H. Wada
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 30 Issue: 10 Pages: 858-867
  • DOI: 10.2108/zsj.30.858
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Developmental role of dpp in the gastropod shell plate and co-option of"the dpp signaling pathway in the evolution of the operculum. (2012)
  • Author(s): N.Hashimoto Y.Kurita H.Wfada
  • Journal Title: Developmental Biology Volume: 366 Issue: 2 Pages: 367-373
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2012.04.010
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evolution of bivalve by the modification of the cleavage pattern (2014)
  • Author(s): Naoki Hashimoto, Yoshihisa Kurita, Hiroshi Wada
  • Organizer: Euro Evo Devo
  • Place of Presentation: Vienna, Austria
  • Year and Date: 2014-07-22 – 2014-07-25
• [Presentation] 割球はいかにして細胞分裂回数を数えるのか? (2013)
  • Author(s): 橋本直樹
  • Organizer: 定量生物の会
  • Place of Presentation: 大阪,大阪大学
  • Year and Date: 2013-11-23
• [Presentation] 軟体動物の形態進化から見るcell typeの進化 (2013)
  • Author(s): 橋本直樹, 栗田喜久, 和田洋
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: つくば,筑波大学
  • Year and Date: 2013-08-28
• [Presentation] 二枚貝類における卵割パターンの進化的変更 (2012)
  • Author(s): 橋本直樹, 澤田朋美, 水井清仁, 前山薫, 和田洋
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Presentation] THE EVOLUTION OF THE OPERCULUM BY CO-OPTION OF THE DPP SIGNALING PATHWAY IN THE GASTROPOD (2012)
  • Author(s): N.Hashimoto Y.Kurita H.Wada
  • Organizer: The European Society for Evolutionary-Developmental Biology
  • Place of Presentation: 大阪大学
• [Remarks] 筑波大学和田研究室
  • URL: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~hwada/
• [Remarks]
  • URL: http://www.mbs.life.tsukuba.ac.jp/
• [Remarks]
  • URL: http://www.mbs.life.tsukuba.ac.jp/