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The evolutionary history and an intermediate stage of speciation of a giant water bug

Research Project

Project/Area Number 19K16209
Research Category

Grant-in-Aid for Early-Career Scientists

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionShinshu University

Principal Investigator

Suzuki Tomoya  信州大学, 理学部, 理学部博士研究員 (30739503)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Project Status Discontinued (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywords種分化 / コオイムシ / 分子系統解析 / 交配実験 / 生殖隔離 / コオイムシ亜科 / Paternal care / 交配隔離 / 形質置換 / 繁殖干渉 / 進化 / 繁殖生態 / パラメア形態 / 繁殖システム / 父性 / 父育 / 生殖的形質置換 / コオイムシ科
Outline of Research at the Start

東アジアに分布するコオイムシは、大陸と日本列島の集団間でオスの交尾器形態が異なり、大陸-日本列島集団間に方向性のある交配隔離機構が成立している。そこで本研究は、コオイムシの日本列島集団の交尾器が、生殖的形質置換によって進化したこと、その要因が姉妹種であるオオコオイムシとの繁殖干渉であることを明らかにする。これによって、コオイムシの日本列島集団で生じた近縁種間の繁殖干渉とそれに伴う生殖的形質置換が、コオイムシの大陸-日本列島集団間の種分化の要因となっていることを証明する。

Outline of Final Research Achievements

The intermediate stages of speciation are important for understanding the processes involved in the creation of biodiversity, and also comprise a number of interesting phenomena. In this study, I presented an example of a species in an intermediate stage of speciation using the giant water bug Appasus japonicus (Heteroptera, Belostomatidae) that was investigated using mating experiments and phylogenetic analyses of the mtDNA, and nDNA SSR and its genome-wide SNPs. The results suggested that their ancestral lineage which being distributed in the Japanese Archipelago subsequently migrated to the Eurasian Continent (i.e., “back-dispersal” occurred). Furthermore, the results of the mating experiments suggested that among A. japonicus, even between closely related lineages, pre-mating reproductive isolation has been established by the differentiation of copulatory organ morphologies.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果は,「生物の種分化・多様化がどのようにして生じるのか?」という生物学の大きな問いを紐解くための重要なピースになると言える。加えて、生物学最大の命題である「種」の定義・概念にも一石を投じる重要な知見でである。現在、最も広く受け入れられている「生物学的種概念」は「生殖的な隔離の有無」を基盤としているが、本研究課題では、系統進化のプロセスと生殖的隔離の程度が一致しないという、極めて希少かつ興味深い事象を明らかにした。「種概念」や「種分化」研究における重要な研究成果になると考えられる。

Report

(3 results)
  • 2021 Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (10 results)

All 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (7 results) (of which Invited: 1 results)

  • [Int'l Joint Research] 高麗大学/韓国国立生物資源研究所(韓国)

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] 高麗大学(韓国)

    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Journal Article] Development of microsatellite markers for a giant water bug, <i>Appasus japonicus</i>, distributed in East Asia2020

    • Author(s)
      Suzuki Tomoya、Hirao Akira S.、Takenaka Masaki、Yano Koki、Tojo Koji
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 95 Issue: 6 Pages: 323-329

    • DOI

      10.1266/ggs.20-00033

    • NAID

      130008002098

    • ISSN
      1341-7568, 1880-5779
    • Year and Date
      2020-12-01
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] SSRマーカーによる親子判定から探るコオイムシの繁殖戦略2021

    • Author(s)
      鈴木智也
    • Organizer
      第68回日本生態学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] コオイムシを対象にした GRAS-Di 技術による SNPs 探索と系統解析結果2021

    • Author(s)
      鈴木智也, 谷野宏樹, 東城幸治
    • Organizer
      第465回水生昆虫談話会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 父性解析から見るコオイムシの繁殖戦略 -「やり逃げ」オスはいるか?-2020

    • Author(s)
      鈴木智也, 東城幸治
    • Organizer
      第1回進化学若手の会「あつまれへんないきざま」
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] イシノミ目昆虫の分子系統地理 -そのポテンシャルと単為生殖集団の起源-2020

    • Author(s)
      鈴木智也, 鈴木信夫, 東城幸治
    • Organizer
      第31回信州昆虫学会 (信越昆虫研究会 2020年合同大会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 世界初・イシノミ目昆虫における分子系統地理学的研究2020

    • Author(s)
      鈴木智也, 鈴木信夫, 東城幸治
    • Organizer
      第459回水生昆虫談話会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] SSRマーカーを用いたコオイムシの父性と「やり逃げ」オスの存在検証2019

    • Author(s)
      鈴木智也・東城幸治
    • Organizer
      第79回日本昆虫学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 父性解析から探るコオイムシの繁殖戦略 -「やり逃げ」オスはいるか?-2019

    • Author(s)
      鈴木智也・東城幸治
    • Organizer
      第67回日本生態学会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2023-01-30  

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