第四紀の気候変動に対応した哺乳類の季節性毛色変化に関する遺伝基盤と適応進化の解明

• Project/Area Number: 17J07664
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 木下 豪太 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2017-04-26 – 2020-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2019)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2019: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2018: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2017: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 全ゲノム解析 / 系統地理学 / 適応進化 / 集団ゲノミクス / 表現型多型

Outline of Annual Research Achievements

前度に作成したニホンノウサギのドラフトゲノムを参照配列に、白化型と非白化型が混生する集団を対象として、毛色の違いに相関を示すゲノム領域の探索を行った。その結果、毛色関連遺伝子として知られる遺伝子Aで冬季毛色二型との強い相関関係が観察された。そのため、遺伝子A上のSNPをターゲットとしたPCRプライマーを作成し、動物園の飼育繁殖個体での冬季毛色と遺伝子Aの遺伝子型との対応を確認した。20個体について遺伝子Aの解読を行ったところ、非白化型は必ずpアレルをホモかヘテロで持ち、白化型はqアレルをホモで持つことが確かめられた。また、その他の個体を含めた全56個体の家系図からも、非白化型が白化型に対して優性であることも確認された。続いて、日本列島における冬季毛色二型の分布状況を把握するため、およそ300個体の野生個体（糞サンプルを含む）について遺伝子Aの解読を行い、毛色の判定を行った。その結果、白化型と非白化型の分布は、列島内の積雪量の分布によく類似しており、冬季の毛色が地域の積雪環境により自然選択を受けていることが分布パタンからも示唆された。さらに、遺伝子Aの多型に基づくネットワーク解析を行ったところ、白化型と非白化型はそれぞれ異なるクラスターに分かれ、列島内で平衡選択を受けていることが示唆された。また、白化型は長期安定した分布をしているが、非白化型は近年に一斉放散を経験していることも示唆された。このことから、ニホンノウサギの毛色二型は氷期／間氷期の気候変動および地域による積雪量の違いといった時空間的な適応度の変動によって平衡選択が働き、種内に二型が長年維持されてきたと推察される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Environmental DNA collected from snow tracks is useful for identification of mammalian species (2019)
  • Author(s): Gohta Kinoshita, Satoru Yonezawa, Shota Murakami, Yuji Isagi
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 36(3) Issue: 3 Pages: 198-207
  • DOI: 10.2108/zs180172
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Contrasting phylogeographic histories between the continent and islands of East Asia: Massive mitochondrial introgression and long-term isolation of hares (Lagomorpha: Lepus) (2019)
  • Author(s): Gohta Kinoshita, Mitsuo Nunome, Alexey P Kryukov, Irina V. Kartavtseva, San-Hoon Han, Fumio Yamada, Hitoshi Suzuki
  • Journal Title: Molecular Phylogenetics and Evolution Volume: 136 Pages: 65-75
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2019.04.003
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Phylogeography of the Japanese White-Toothed Shrew (Eulipotyphla: Soricidae): A Clear Division of Haplogroups between Eastern and Western Japan and their Recent Introduction to Some Regions (2018)
  • Author(s): Ohdachi Satoshi D.、Yoshizawa Kazunori、Takada Yasushi、Motokawa Masaharu、Iwasa Masahiro A.、Arai Satoru、Moribe Junji、Uematsu Yasushi、Sakai Eiichi、Tateishi Takashi、Oh Hong-Shik、Kinoshita Gohta
  • Journal Title: Mammal Study Volume: 43 Issue: 4 Pages: 245-259
  • DOI: 10.3106/ms2017-0059
  • NAID: 210000185289
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Quaternary-related genetic differentiation and parallel population dynamics of the Eurasian Jay (Garrulus glandarius) in the circum-Japan Sea region. (2018)
  • Author(s): Daisuke Aoki, Gohta Kinoshita, Alexey P. Kryukov, Isao Nishiumi, Sangim Lee, Hitoshi Suzuki
  • Journal Title: Journal of Ornithology Volume: 159 Issue: 4 Pages: 1087-1097
  • DOI: 10.1007/s10336-018-1573-9
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 全ゲノム解析によるニホンノウサギの冬季毛色二型に関わる遺伝子の特定 (2020)
  • Author(s): 木下 豪太, 布目 三夫, 郷 康広, 牧野 能士, 辰本 将司, Alexey P KRYUKOV, Sang-Hoon HAN, Irina KARTAVTSEVA, 山田 文雄, 鈴木 仁, 井鷺 裕司
  • Organizer: 日本生態学会
• [Presentation] ノウサギ属における冬季白化の責任遺伝子の探索と起源 (2019)
  • Author(s): 木下豪太、布目三夫、郷康広、牧野能士、辰本将司、山田文雄、鈴木仁、井鷺裕司
  • Organizer: 日本進化学会
• [Presentation] 雪上足跡の環境DNAによる哺乳類の種判別法 (2019)
  • Author(s): 木下豪太、米澤悟、成瀬未帆、村上翔大、井鷺裕司
  • Organizer: 日本哺乳類学会
• [Presentation] 分布境界線―北海道「馬追丘陵」におけるクロテン集団の生息調査と遺伝解析 (2017)
  • Author(s): 木下豪太
  • Organizer: 日本哺乳類学会2017年度大会
• [Presentation] Evolutionary and demographic history of hares (genus Lepus) in northeastern Asia under Quaternary climate changes (2017)
  • Author(s): 木下豪太
  • Organizer: Kyoto University and University of Yangon International symposium by Asian Multilateral Research Network for Vertebrate Species Diversity
  • Int'l Joint Research