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遺伝子流動による染色体構造進化の促進

Research Project

Project/Area Number 20J01503
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Review Section Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
Research InstitutionNational Institute of Genetics

Principal Investigator

山崎 曜  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 特別研究員(PD) (40816021)

Project Period (FY) 2020-04-24 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Keywords組換え抑制 / 遺伝子流動 / スーパージーン / 連鎖不平衡 / 適応進化 / 遺伝的基盤 / 全ゲノム解析 / トゲウオ科
Outline of Research at the Start

異なる環境に適応した集団間で遺伝子流動と組換えが起きた場合,複数ある適応遺伝子座の最適なアリル間のセット関係が破壊される. ここでもし適応遺伝子座同士が,逆位や遺伝子の位置の変化などによって強固に連鎖していれば,組換えが起き難くなり,最適なアリルセットは維持され易いと予想される.本研究の目的は,異なる環境に適応した集団間で起きる有害な遺伝子流動が,この連鎖の進化を促進したかを検証することである.材料には,繰り返し起きたイトヨの海域から淡水域への進出を用いる.淡水型と海型の間で遺伝子流動がある場合は,適応に関与した領域と組換え抑制領域が重複しやすく,無い場合には両者の関連が弱いことが期待される.

Outline of Annual Research Achievements

本課題では「集団間の非適応的な遺伝子流動が組換え抑制の進化を促進する」という仮説の検証を,トゲウオ科魚類を対象にして進めている.研究では主に遺伝子流動のある欧米の淡水型と海型,遺伝子流動レベルが低い日本の淡水型と海型のそれぞれの間の適応関連ゲノム領域や組換え抑制領域の分布を比較することで仮説の検証を進めている.本年は3年計画の2年目であり,以下の結果を得た.第一に,これまでに国内と海外の複数の集団より得ていたロングリードシーケンスをデノボアッセンブルし,集団ごとの参照ゲノム配列を得た.それらを比較したところ,各地域の淡水型と海型の間で多数の逆位領域の存在が明らかとなった.生態型間で遺伝子流動を経験した集団では,経験していない集団と比較し逆位領域の遺伝的分化が有意に上昇しており,逆位が実際に遺伝子流動を制限していることが示された.また系統解析を行うことで,逆位領域の進化史が明らかとなった.これまで日本の淡水型は欧米で見られる逆位領域を保持していないと予想していたが,一部の集団で欧米と同祖な逆位を保持していることが分かった.現在,逆位以外にも転座や転位も含め,ゲノムの構造変異が遺伝子流動とどのような関係にあるのかをさらに追究している.第二に,淡水適応に関与した形質変異の候補遺伝子についてゲノム編集実験を行い,実際にその遺伝子が形質の発生に重要である証拠を得た.第三に,ゲノムアセンブルの質の向上とTopologically Associating Domainの同定を目的としたHi-C解析を行った.データは取得済みであり,現在解析を進めている.

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Report

(2 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Genomic Evidence for Speciation with Gene Flow in Broadcast Spawning Marine Invertebrates2021

    • Author(s)
      Hirase Shotaro、Yamasaki Yo Y、Sekino Masashi、Nishisako Masato、Ikeda Minoru、Hara Motoyuki、Meril? Juha、Kikuchi Kiyoshi
    • Journal Title

      Molecular Biology and Evolution

      Volume: 38 Issue: 11 Pages: 4683-4699

    • DOI

      10.1093/molbev/msab194

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Gudgeon fish with and without genetically determined countershading coexist in heterogeneous littoral environments of an ancient lake2021

    • Author(s)
      Kokita Tomoyuki、Ueno Kohtaro、Yamasaki Yo Y.、Matsuda Masanari、Tabata Ryoichi、Nagano Atsushi J.、Mishina Tappei、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 11 Issue: 19 Pages: 13283-13294

    • DOI

      10.1002/ece3.8050

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Genetic basis for variation in the number of cephalic pores in a hybrid zone between closely related species of goby, Gymnogobius breunigii and Gymnogobius castaneus2021

    • Author(s)
      Kakioka Ryo、Kume Manabu、Ishikawa Asano、Ansai Satoshi、Hosoki Takuya K、Yamasaki Yo Y、Nagano Atsushi J、Toyoda Atsushi、Kitano Jun
    • Journal Title

      Biological Journal of the Linnean Society

      Volume: - Issue: 1 Pages: 143-154

    • DOI

      10.1093/biolinnean/blab033

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple paths to the same destination: influence of gene flow on convergent evolution2021

    • Author(s)
      Yamasaki Yo Y.、Kitano Jun
    • Journal Title

      Molecular Ecology

      Volume: - Issue: 9 Pages: 1939-1942

    • DOI

      10.1111/mec.15896

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Ecosystem size predicts the probability of speciation in migratory freshwater fish2020

    • Author(s)
      Yamasaki Yo Y.、Takeshima Hirohiko、Kano Yuichi、Oseko Naoharu、Suzuki Toshiyuki、Nishida Mutsumi、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      Molecular Ecology

      Volume: - Issue: 16 Pages: 3071-3083

    • DOI

      10.1111/mec.15415

    • NAID

      120006843524

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome-wide patterns of divergence and introgression after secondary contact between Pungitius sticklebacks2020

    • Author(s)
      Yamasaki Yo Y.、Kakioka Ryo、Takahashi Hiroshi、Toyoda Atsushi、Nagano Atsushi J.、Machida Yoshiyasu、M?ller Peter R.、Kitano Jun
    • Journal Title

      Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences

      Volume: 375 Issue: 1806 Pages: 20190548-20190548

    • DOI

      10.1098/rstb.2019.0548

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Gene flow and chromosome evolution in sticklebacks2022

    • Author(s)
      Yo Yamasaki, Atsushi Toyoda, Tomoyuki Kokita,Seiichi Mori, Jun Kitano
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 魚類における適応進化と種分化の再現性2022

    • Author(s)
      山﨑 曜
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] トゲウオ科魚類における染色体構造と組換え率の進化2021

    • Author(s)
      山﨑 曜
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Purging of heterospecific genome in the 2011 tsunami-created hybrid stickleback populations2021

    • Author(s)
      Takuya K. Hosoki, Seichi Mori, Shotaro Nishida, Manabu Kume, Atsushi J. Nagano, Hiyu Kambe, Ryo Kakioka, Kenta Nakamoto, Yuki Iino, Masafumi Kodama, Satoki Oba, Yamasaki Y Yo, Jun Kitano
    • Organizer
      日本生態学会第68回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 不均一な湖沼環境における非カウンターシェーディング原因アリルの進化的維持2021

    • Author(s)
      早崎佑亮, 三品達平, 柿岡諒, 山崎曜, 田畑諒一, 永野惇, 伊藤僚祐, 小宮竹史, 渡辺勝敏, 小北智之
    • Organizer
      日本生態学会第68回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Multiple paths to the same goal: the repeated use of hotspot genes for convergent plate reduction in sticklebacks2021

    • Author(s)
      Yo Yamasaki, Tomoyuki Kokita, Koki Kato, Asato Irifune, Mitsuki Kuroda, Hiroshi Takahashi, Yoshiyasu Machida, Asano Ishikawa, Mikiko Tanaka, Seiichi Mori, Atsushi Toyoda, Jun Kitano
    • Organizer
      日本生態学会第68回大会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] タニガワナマズと東海地方産のナマズの遺伝的隔離と遺伝子流動2020

    • Author(s)
      田畑諒一, 日比野友亮, 福家悠介, 西村俊明, 渡辺勝敏, 山﨑曜
    • Organizer
      2020年度日本魚類学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] シマヒレヨシノボリ種群における遺伝的・形態的分化と遺伝子流動2020

    • Author(s)
      国松翔太, 田畑諒一, 佐藤健介, 山﨑曜, 渡辺勝敏
    • Organizer
      2020年度日本魚類学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 琵琶湖産ヒガイ属における非カウンターシェーディングの進化2020

    • Author(s)
      早崎佑亮, 三品達平, 柿岡諒, 伊藤僚祐, 山﨑曜, 小宮竹史, 田畑諒一, 渡辺勝敏, 小北智之
    • Organizer
      2020年度日本魚類学会年会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report

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Published: 2020-07-07   Modified: 2024-03-26  

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