トゲウオ科魚類における雑種不稔の原因遺伝子の探索

• Project/Area Number: 14J06972
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Genetics/Chromosome dynamics
• Research Institution: National Institute of Genetics
• Principal Investigator: 吉田 恒太 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2015: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2014: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
• Keywords: 種分化 / 雑種不稔 / 魚類 / 交雑 / 進化 / エピジェネティクス / 生殖 / 不稔性 / 雑種不和合 / 野生生物 / トゲウオ / ヒストン修飾 / ヘテロクロマチン / 核小体

Outline of Annual Research Achievements

雑種が子孫を残せなくなる雑種不稔は種分化の決定因子である。これまで実験動物を中心にその原因遺伝子の研究が進められてきたが、実際に種分化の過程にある野外生物での研究は乏しい。われわれは野外で同所的に生息しており最近に分化した二種のトゲウオ科魚類イトヨに着目し、その雑種不稔の原因遺伝子の同定を目的に解析を進めてきた。
先行研究により明らかになっていた原因領域には複数の遺伝子が含まれており、そこから候補を絞り込む必要があった。われわれはこの領域における精巣に発現し、急速に進化しているクロマチン結合ドメインをもった遺伝子を同定した（以下、遺伝子Aとする）。既知の雑種不和合に関わる遺伝子は同様の特徴を有することからこの遺伝子は強い候補だと考えられる。初年度、次年度の研究により、我々はこの遺伝子のタンパク質が二種で全く異なるヒストン結合性をもつことや核内でのタンパク質の局在も二種間で異なることを明らかにしてきた。
最終年度では遺伝子Aのトランスクリプトーム解析と精巣の表現型への影響の解析、また進化的研究を進めた。複数の時期のイトヨのトランスクリプトーム解析の結果、遺伝子Aは雑種不稔のあらわれはじめる精巣の発生後期において二種間での発現の違いがあらわれることが明らかになった。表現型への影響の解析では、野生型においてCRISPR/Cas9システムを用いた遺伝子Aの遺伝子破壊を行い、精巣における影響を解析した。サンプル数がいまだ少ないものの、いくらかのサンプルにおいて雑種不稔に似た空洞化した精巣を観察した。進化的研究では遺伝子Aのある領域のシンテニーを複数の生物種で調べ、この遺伝子のオーソログが魚類において倍化し、その一方である遺伝子Aが魚類全体で急速に進化していることがわかった。この現象はショウジョウバエでもみられる現象であり、雑種不稔の原因遺伝子の一般的傾向を示している可能性がある。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Presentation] トゲウオ科魚類記念種間の雑種不稔とクロマチン結合タンパク質の機能的文化 (2015)
  • Author(s): 吉田恒太、牧野能士、石川麻乃、北野潤
  • Organizer: 日本遺伝学会第87回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2015-09-24
• [Presentation] トゲウオ科魚類記念種間の雑種不稔とクロマチン結合タンパク質の機能的文化 (2015)
  • Author(s): 吉田恒太、牧野能士、石川麻乃、北野潤
  • Organizer: 日本進化学会第17回東京大会
  • Place of Presentation: 東京
  • Year and Date: 2015-08-20
• [Presentation] A rapidly evolving heterochromatin-binding protein and hybrid male sterility in the Japanese Threespine Stickleback species pair (2015)
  • Author(s): Kohta Yoshida, Takashi Makino, Asano Ishikawa, Jun Kitano
  • Organizer: Eighth international conferene on stickleback behavior and evolution
  • Place of Presentation: Stony Brook, NY, USA
  • Year and Date: 2015-07-29
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] トゲウオ科魚類における雑種不稔の原因遺伝子の探索 (2014)
  • Author(s): 吉田恒太
  • Organizer: 2014年度日本魚類学会年会
  • Place of Presentation: 生命の星・地球博物館、神奈川
  • Year and Date: 2014-11-17
  • Invited
• [Presentation] トゲウオ科魚類イトヨにおける雑種不稔の原因遺伝子の探索 (2014)
  • Author(s): 吉田恒太
  • Organizer: 日本遺伝学会第86回大会
  • Place of Presentation: 長浜バイオ大学、滋賀
  • Year and Date: 2014-09-18
  • Invited
• [Remarks] 生態遺伝学研究室 北野研究室
  • URL: https://www.nig.ac.jp/labs/EcoGene/index.html
• [Remarks] 国立遺伝学研究所生態遺伝学研究部門研究内容
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/EcoGene/research.html