種間交雑に起源するミトコンドリアの新たな共生関係の進化
Project/Area Number |
22K18370
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Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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Allocation Type | Multi-year Fund |
Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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Research Institution | University of the Ryukyus |
Principal Investigator |
山平 寿智 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (20322589)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
北野 潤 国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (80346105)
楠見 健介 九州大学, 理学研究院, 講師 (00304725)
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Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2025-03-31
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Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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Budget Amount *help |
¥25,870,000 (Direct Cost: ¥19,900,000、Indirect Cost: ¥5,970,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,590,000 (Direct Cost: ¥4,300,000、Indirect Cost: ¥1,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,750,000 (Direct Cost: ¥7,500,000、Indirect Cost: ¥2,250,000)
Fiscal Year 2022: ¥10,530,000 (Direct Cost: ¥8,100,000、Indirect Cost: ¥2,430,000)
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Keywords | ミトコンドリア / ヘテロプラズミー / メダカ / 共生 / 種間交雑 |
Outline of Research at the Start |
申請者らは近年,古代の種間交雑に起源するヘテロプラズミーを,スラウェシ島の古代湖に生息するメダカで発見した.予備解析の結果,異種由来のミトコンドリアは新たな宿主の中で独自に進化しており,コーディング遺伝子の読み枠は正常で,かつ塩基置換の多くが非同義であることがわかった.本研究では,この異種由来のミトコンドリアがどのように宿主による排除機構の網をかいくぐり,独自の機能を獲得して新たな共生関係を築き上げてきたかを解明する.
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Outline of Annual Research Achievements |
種間交雑による雑種胚では精子由来のミトコンドリアが分解されず,2つのミトゲノムが共存するヘテロプラズミーという状態になることがある.ヘテロプラズミーは通常集団中から速やかに除去されるが,申請者らは近年,古代の種間交雑に起源するヘテロプラズミーを,スラウェシ島の古代湖に生息するメダカ(マタネンシスメダカ)で発見した.本研究の目的は,この異種由来のミトコンドリアがどのように宿主による排除機構の網をかいくぐり,独自の機能を獲得して新たな共生関係を築き上げてきたかを解明することにある.
マタノ湖から採集されたマタネンシスメダカについて,PCR-Sangar-seqでヘテロプラズミー個体のスクリーニングを行ったところ,4個体のヘテロプラズミー個体を発見することができた.これらのヘテロプラズミー個体をそれぞれIllumina-seqにかけて,ショートリードをde novoでアセンブリしたところ,それぞれについて2本のミトコンドリアの配列のほぼ全長を決定することができた.このうち1つはマタネンシスのオリジナルのハプロタイプであったが,もう1つは近縁で隣のマハロナ湖に生息するマーモラタスメダカのハプロタイプに近いことがわかった.また,このマーモラタス由来のミトコンドリアのコーディング遺伝子は全て読み枠は正常であるが,現存のマーモラタスのハプロタイプとは配列が異なっていること,そして,塩基置換の多くが非同義であり正の淘汰を受けて急速に進化したことも明らかとなった.さらに,Illumina-seqのショートリードから核ゲノムのSNPsの解析を行ったところ,ヘテロプラズミー個体とホモプラズミー個体との間に明瞭な集団分化が見られることも明らかになった.ヘテロプラズミー個体とホモプラズミー個体のミトコンドリア呼吸鎖酵素の活性を測定・比較するため,肝臓からミトコンドリアを抽出する予備実験も行った.
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Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
コロナ禍で採集調査が延期になったが,過去に採集したサンプルを使って解析を進めることができた.
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Strategy for Future Research Activity |
新たに採集調査を計画しており,計画に大きな変更が強いられることはないと思われる.
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Report
(2 results)
Research Products
(12 results)