| Project/Area Number |
22K19166
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
鈴木 雅京 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (30360572)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
中 秀司 鳥取大学, 農学部, 准教授 (00443846)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,600,000 (Direct Cost: ¥2,000,000、Indirect Cost: ¥600,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | 性決定 / 性分化 / オス決定遺伝子 / メス決定遺伝子 / piRNA / W染色体 / 多様性 / 性決定遺伝子の進化 / 雄決定遺伝子 / 雌決定遺伝子 / マイマイガ / embryonic RNAi / 共生細菌 / 進化 / 有性生殖 |
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| Outline of Research at the Start |
生物間で普遍的なプロセスに関わるメカニズムやその責任遺伝子には強固な保存性がみられる。一方、性はあらゆる多細胞生物において普遍的にみられるにも関わらず、性決定プロセスには驚異的な多様性がみられる。有性生殖の根幹に関わるプロセスになぜ多様性が生じるのか、様々な仮説が立てられてきたが、実証されたケースは稀である。この謎の解明に挑戦すべく、本研究課題では申請者が今までの研究を通して辿り着いた「共生細菌と宿主のせめぎ合いが性決定プロセスに多様化をもたらす」との仮説を検証する。本研究が成功すれば、共生細菌に対抗するためも宿主が進化させた性決定機構の多様化プロセスを解明できる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、マイマイガの性決定遺伝子に多様性が見られるとの古い知見の真偽を分子レベルで解明すると共に、その多様性の適応的意義が共生細菌による性操作への対抗にあるとの仮説を検証することを目的に開始された。研究開始当初、マイマイガの性決定遺伝子の分子実体は不明であったが、本研究によりメス決定遺伝子としてFet-Wを、オス決定遺伝子としてLdMascを同定することに成功した。研究最終年度に実施されたsmall RNA-seqによりFet-WからLdMascを標的とするpiRNAが産生されていることを突き止め、マイマイガにおいてもpiRNAがメス決定において鍵分子として働くことを明らかにできた。さらに、異なる地域で採取されたマイマイガを交配することによって得られた第１世代においてメス→オスへの性転換が起こることを遺伝子レベルで解明し、性転換の原因はFet-Wのコピー数に地域差があるためであることを明らかにした。古くから言われていたマイマイガの性決定遺伝子の多様性の正体とは、メス決定遺伝子のコピー数にみられる多様性と、それに伴う性決定遺伝子の発現量の変動であることを突き止めることに成功した。一方で、マイマイガのゲノム情報整備にも取り組み、性決定機構の解明に不可欠な性染色体の塩基配列情報（Z染色体44MBp、W染色体20Mbp）を決定することにも成功した。その結果、LdMascの部分配列がW染色体に少なくとも57コピー存在することが判明し、それらが第二のメス決定遺伝子として機能している可能性があることを発見した。本発見は、新たな性決定遺伝子が誕生する仕組みを理解する上で重要な手がかりとなる。以上本研究により、マイマイガの性決定機構とその多様性の分子基盤が解明することができただけでなく、新たな性決定遺伝子が誕生する仕組みの理解に繋がる重要な発見をもたらすことができた。
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