新奇性追求に関わる遺伝的基盤の探索とその進化生態学的意義の検証

• Project/Area Number: 16J07227
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Animal physiology/Animal behavior
• Research Institution: Okayama University
• Principal Investigator: 勝村 啓史 岡山大学, 自然科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2016-04-22 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2016: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 新奇性追求行動 / QTL解析 / 発現変動遺伝子解析 / メダカ / 新奇性追求 / 行動実験 / 遺伝的多型 / 地域集団

Outline of Annual Research Achievements

【研究目的】メダカにおける新奇性追求に関連して変動する遺伝子群を明らかにするとともに，新奇性追求行動の強さを対象としたQTL解析を実施した．
【研究成果】前年度に作成したF2個体を用いて，行動実験により定量した新奇性追求行動の強さを対象形質にして，ゲノムワイドSNPをマーカーとした量的遺伝子座（QTL）解析と全脳のmRNAを対象とした発現変動遺伝子解析を実施した．それぞれ，以下の通りである．
・メダカ全脳における発現変動遺伝子の探索
前年度にF2（108個体）の新奇性追求行動の程度を定量化した個体から摘出した全脳の摘出状態を顕微鏡にて確認し，欠損部位のなく摘出できた個体をピックアップした．さらに行動実験の結果を参照し，新奇性追求行動が強い順から12個体（Top12）を，弱い順から12個体（Worst12）の計24個体を選び出し，全脳からRNAを抽出した．それらRNAをstrand specific mRNA-seqに供し，全ての個体で4000万リード以上を得た．初年度に購入したWork stationを使って，クオリティチェック，マッピング，統計処理を実施した．その結果，Top12群とWorst12群の群間比較を行い，新奇性追求行動の程度と有意に相関する発現変動遺伝子を207個みつけた．
・ゲノムワイドSNPマーカーを用いたQTL解析
前述のF2個体を用いて，ゲノムワイドSNPをマーカーとした関連解析を実施した．行動実験を実施した108個体より，DNAを抽出・精製した．ゲノムワイドSNPを取得するためのRAD-seqライブラリの作成は，初年度に確立した方法を用いて実施した．作成したライブラリはイルミナ社のHiseqに供し，約数万座位のゲノムワイドSNPデータを取得した．それらSNPをマーカとしてQTL解析を実施し，新奇性追求の強さと有意に相関するゲノム領域を探索した．

Research Progress Status

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Medaka Population Genome Structure and Demographic History Described via Genotyping-by-Sequencing (2018)
  • Author(s): Katsumura Takafumi、Oda Shoji、Mitani Hiroshi、Oota Hiroki
  • Journal Title: G3: GENES, GENOMES, GENETICS Volume: 9 Issue: 1 Pages: 217-228
  • DOI: 10.1534/g3.118.200779
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Abnormal nuclear morphology is independent of longevity in a zmpste24-deficient fish model of Hutchinson-Gilford progeria syndrome (HGPS) (2018)
  • Author(s): Tonoyama Y, Shinya M, Toyoda A, Kitano T, Oga A, Nishimaki T, Katsumura T, Oota H, Wan MT, Yip BWP, Helen MOL, Chisada S, Deguchi T, Au DWT, Naruse K, Kamei Y, Taniguchi Y
  • Journal Title: Comp Biochem Physiol C Toxicol Pharmacol Volume: 209 Pages: 54-62
  • DOI: 10.1016/j.cbpc.2018.03.006
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Medaka population genome structure and demographic history unveiled via Genotyping-by-Sequencing (2017)
  • Author(s): Katsumura Takafumi、Oda Shoji、Mitani Hiroshi、Oota Hiroki
  • Journal Title: bioRxiv Volume: －
  • DOI: 10.1101/233411
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Experimental evidence reveals the UCP1 genotype changes the oxygen consumption attributed to non-shivering thermogenesis in humans (2017)
  • Author(s): Nishimura Takayuki、Katsumura Takafumi、Motoi Midori、Oota Hiroki、Watanuki Shigeki
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 7 Issue: 1 Pages: 5570-5570
  • DOI: 10.1038/s41598-017-05766-3
  • NAID: 120006987436
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An ancestral haplotype of the human PERIOD2 gene associates with reduced sensitivity to light-induced melatonin suppression (2017)
  • Author(s): Akiyama Tokiho、Katsumura Takafumi、Nakagome Shigeki、Lee Sang-il、Joh Keiichiro、Soejima Hidenobu、Fujimoto Kazuma、Kimura Ryosuke、Ishida Hajime、Hanihara Tsunehiko、Yasukouchi Akira、Satta Yoko、Higuchi Shigekazu、Oota Hiroki
  • Journal Title: PLoS One Volume: 12 Issue: 6 Pages: e0178373-e0178373
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0178373
  • NAID: 120006891149
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An approach to elucidate NBS1 function in DNA repair using frequent nonsynonymous polymorphism in wild medaka (Oryzias Latipes) populations (2017)
  • Author(s): K. Igarashi, J. Kobayashi, T. Katsumura, Y. Urushibara, K. Hida, T. Watanabe-Asaka, H. Oota, S. Oda and H. Mitani
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 12(1) Issue: 1 Pages: e0170006-e0170006
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0170006
  • NAID: 120005980875
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A comparative study on the regulatory region of the PERIOD1 gene among diurnal/nocturnal primates. (2016)
  • Author(s): Katsumura T, Fukuyo Y, Kawamura S, Oota H.
  • Journal Title: Journal of Physiological Anthropology Volume: 35(1) Pages: 21-21
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] In vivo 3D analysis of systemic effects after local heavy-ion beam irradiation in an animal model (2016)
  • Author(s): Nagata K, Hashimoto C, Watanabe-Asaka T, Itoh K, Yasuda T, Ohta K, Oonishi H, Igarashi K, Suzuki M, Funayama T, Kobayashi Y, Nishimaki T, Katsumura T, Oota H, Ogawa M, Oga A, Ikemoto K, Itoh H, Kutsuna N, Oda S, and Mitani H
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 28691-28691
  • DOI: 10.1038/srep28691
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] ミトコンドリアDNA解析から推定する香川県メダカの集団史/Population history of medaka (Oryzias latipes) in Kagawa Prefecture inferred from mitochondrial DNA analysis (2016)
  • Author(s): 山下佳那，勝村啓史，尾田正二，今井正，吉浦康寿，太田博樹
  • Journal Title: 地域自然史と保全 Volume: 38(1) Pages: 41-50
  • Peer Reviewed
• [Presentation] メダカ消化管でみられるPlasticity-first evolutionの分子メカニズムとその集団遺伝学的プロセス (2019)
  • Author(s): 勝村啓史，佐藤克，山下佳那，尾田正二，覚張隆史，田中翔大， 藤谷和子，西槇俊之，今井正，吉浦康寿，武島弘彦，橋口康之， 三谷啓志，小川元之，竹内秀明，太田博樹
  • Organizer: 第124回日本解剖学会総会全国学術集会
• [Presentation] ヒト拡散に関する“冒険遺伝子仮説”のメダカを用いた検証 (2018)
  • Author(s): 勝村啓史，尾田正二，上岡史享，三谷啓志，太田博樹，竹内秀明
  • Organizer: 第72回日本人類学会大会
• [Presentation] メダカ (Oryzias latipes) におけるRosette agentの病理学的解析 (2018)
  • Author(s): 西槇俊之，勝村啓史，根本典子，尾田正二，小賀厚徳，岡安勲，太田博樹，小川元之
  • Organizer: 平成30年度日本魚病学会秋季大会
• [Presentation] Loss of epigenetic modification sites drives plasticity-first evolution. (2018)
  • Author(s): Katsumura T., Sato S., Yamashita K., Oda S., Gakuhari T., Tanaka S., Imai T., Yoshiura Y., Takeshima H., Hashiguchi Y., Mitani M., Ogawa M., Takeuchi H., Oota H.
  • Organizer: 24th Japanese Medaka and Zebrafish Meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Molecular mechanisms and evolutionary processes underlying genetic assimilation in the digestive tract of medaka. (2018)
  • Author(s): Katsumura T., Sato S., Yamashita K., Oda S., Gakuhari T., Tanaka S., Imai T., Yoshiura Y., Takeshima H., Hashiguchi Y., Mitani M., Ogawa M., Takeuchi H., Oota H.
  • Organizer: Society for Molecular Biology & Evolution 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] wy変異体メダカを用いた側弯症発症メカニズムの微細形態学的解析 (2018)
  • Author(s): 西槇俊之，内田健太郎，勝村啓史，山田稔，尾田正二，小賀厚徳，太田博樹，高相晶士，小川元之
  • Organizer: 第123回日本解剖学会総会全国学術集会
• [Presentation] 奨励研究の申請許可と採択を受けて -メダカ全身組織バーチャルスライドの作製とそのデータベース化 (2018)
  • Author(s): 西槇俊之，勝村啓史，太田博樹，小川元之
  • Organizer: 第29回生物学技術研究会
• [Presentation] 野生メダカにみられる消化管長の季節変動に相関するDNAメチル化変動領域の網羅的な探索 (2017)
  • Author(s): 勝村啓史，佐藤克，山下佳那，覚張隆史，尾田正二，今井正，吉浦康寿，武島弘彦，竹内秀明，小川元之，太田博樹
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] 脊椎変異体メダカに対するX線マイクロCTと連続切片法によるアプローチ －詳細な形態解析を目指して－ (2017)
  • Author(s): 西槇俊之，内田健太郎，木森義隆，勝村啓史，大貫裕子，尾田正二，小賀厚徳，高相晶士，太田博樹，小川元之
  • Organizer: 第122回日本解剖学会総会全国学術集会
  • Place of Presentation: 長崎
  • Year and Date: 2017-03-28
• [Presentation] 性皮膨張メカニズムの解明に向けて～ニホンザルのメンス前血中ホルモン濃度変動と相関する血球の発現変動遺伝子の検出～ (2017)
  • Author(s): 勝村啓史，太田博樹
  • Organizer: 第46回ホミニゼーション研究会
  • Place of Presentation: 犬山
  • Year and Date: 2017-03-24
  • Invited
• [Presentation] メダカ全身組織切片からのバーチャルスライド化 -理科教育教材を目指して- (2017)
  • Author(s): 西槇俊之，勝村啓史，小賀厚徳，尾田正二，太田博樹，小川元之
  • Organizer: 第28回生物学技術研究会
  • Place of Presentation: 岡崎
  • Year and Date: 2017-02-16
• [Presentation] UCP1遺伝子型による寒冷環境下のヒト非震え産熱能変化 (2017)
  • Author(s): 勝村啓史，西村貴孝，本井碧，綿貫茂喜，太田博樹
  • Organizer: 日本遺伝学会第89回大会
• [Presentation] 脊椎弯曲 wy メダカを用いた整形外科的疾患解明へのアプローチ (2017)
  • Author(s): 西槇俊之，内田健太郎，山田稔，勝村啓史，大貫裕子，尾田正二，小賀厚徳，太田博樹，高相晶士，小川元之
  • Organizer: 第51回日本側彎症学会学術集会
• [Presentation] 野生メダカをモデルとした消化管長多型をもたらす進化メカニズムの解明 (2017)
  • Author(s): 勝村啓史，太田博樹
  • Organizer: 第33回日本霊長類学会大会 自由集会
• [Presentation] 愛知県渥美半島・伊川津貝塚遺跡出土縄文人骨のゲノム解析(予報) (2016)
  • Author(s): 覚張隆史，シコラ マーチン・コルネリウセ トーフィン，シュミット ライアン・松前ひろみ，小金渕佳江，勝村啓史，埴原恒彦，小川元之，佐藤丈寛，木村亮介，石田肇，設楽博己，山田康弘，柴田弘紀，田嶋敦，ウイラースレブ エスケ，太田博樹
  • Organizer: 第70回日本人類学会大会
  • Place of Presentation: 新潟
  • Year and Date: 2016-10-08
• [Book] 性的二型の分子進化学的理解ーメダカの尻鰭と性ステロイドホルモンー、pp156-173. ホルモンから見た生命現象と進化シリーズIII, 成長・成熟・性決定 伊藤道彦、高橋明義（共編） (2016)
  • Author(s): 勝村啓史、太田博樹
  • Total Pages: 183
  • Publisher: 裳華房
• [Remarks] 岡山大学プレスリリース：ゲノム解析から明らかになった日本列島メダカの2つの旅路
  • URL: https://www.okayama-u.ac.jp/tp/release/release_id582.html
• [Remarks] 日本のメダカの故郷はどこだ ゲノム解析で２カ所を解明
  • URL: https://www.asahi.com/articles/ASLD84HS3LD8PPZB009.html