色覚種内変異と性選択の関連究明へ向けたグッピー視物質遺伝子ゲノム構成の解明

• Project/Area Number: 15657005
• Research Category: Grant-in-Aid for Exploratory Research
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河村 正二 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 助教授 (40282727)
• Project Period (FY): 2003 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,300,000 (Direct Cost: ¥3,300,000); Fiscal Year 2004: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000); Fiscal Year 2003: ¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
• Keywords: 色覚 / 視物質 / オプシン / 魚類 / 進化 / グッピー / ゼブラフィッシュ / 色覚変異 / 多様性

Research Abstract

視物質にサブタイプをもつことは魚類に特徴的であり多様な水中光環境への適応進化と考えられるがサブタイプのレパートリーが完全に解明されている魚種はゼブラフィッシュをはじめわずかである。ゼブラフィッシュは緑型視物質に4種類ものサブタイプをもちそれらの吸収波長は10〜20nm間隔で分化しているだけでなく網膜中の発現領域/時期も分化している。本研究で私はそれらの祖先視物質を再構成して吸収波長分化の過程を明らかにし、そこに関わるアミノ酸置換を同定した。さらにGFPをレポーターとした遺伝子導入魚の解析から第一緑型遺伝子の上流15kbに第一及び第二緑型視物質遺伝子を細胞種特異的に発現させる領域を見出した。さらに、私は胚と成魚に対してこれら重複視物質遺伝子の発現パターンをin situ hybridizationによって調べた。その結果、赤型、緑型共より短波長感受型の遺伝子から順に発現が開始され、成魚では網膜の中央〜背側領域と周縁部+腹側領域で発現する遺伝子のセットが異なっていた。ゼブラフィッシュは重複視物質遺伝子が網膜で異なる発現パターンを示すことにより成長時期あるいは視野によって異なる色覚を有することが示唆された。このことは本研究の本来の研究対象種であるグッピーにおける視物質サブクラスの多様性解明へ道標となった。

Research Products

• [Journal Article] Spectral differentiation of blue opsins between phylogenetically close but ecologically distant goldfish and zebrafish (2005)
  • Author(s): Chinen, A., Matsumoto, Y., Kawamura, s.
  • Journal Title: The Journal of Biological Chemistry (印刷中)
• [Journal Article] Reconstitution of ancestral green visual pigments of zebrafish and molecular mechanism of their spectral differentiation (2005)
  • Author(s): Chinen, A., Matsumoto, Y., Kawamura, S.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution (印刷中)
• [Journal Article] Temporal and spatial changes in the expression pattern of multiple red and green subtype opsin genes during zebrafish development (2005)
  • Author(s): Takechi, M., Kawamura, S.
  • Journal Title: The Journal of Experimental Biology (印刷中)
• [Publications] Akito Chinen: "Gene duplication and spectral diversification of cone visual pigments of zebrafish"Genetics. 163. 663-675 (2003)
• [Publications] Masaki Takechi: "Fluorescence visualization of ultraviolet-sensitive cone photoreceptor development in living zebrafish"FEBS Letters. 553. 90-94 (2003)
• [Publications] 河村正二: "新世界ザル(中南米霊長類)の色覚多様性"脳21. 6. 381-385 (2003)
• [Publications] Shoji Kawamura: "Absorption spectra of reconstituted visual pigments of a nocturnal prosimian, Otolemur crassicaudatus"Gene. 321. 131-135 (2003)
• [Publications] Shoji Kawamura: "Ancestral loss of short wave-sensitive cone visual pigment in lorisiform prosimians, contrasting with its strict conservation in other prosimians"Journal of Molecular Evolution. (印刷中).