| Project/Area Number |
22KJ3101
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| Project/Area Number (Other) |
22J01073 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
野村 翔太 基礎生物学研究所, 進化発生研究部門, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 交尾器 / オサムシ / RNA-seq / RNAi / 雌雄間比較 / 巨大 / 種分化 / 性選択 / 進化生態学 / 組織切片 |
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| Outline of Research at the Start |
種分化をもたらす形質がどのような過程を経て進化したのかを解明することは、進化生態学上重要な課題である。本研究ではオオオサムシ亜属のドウキョウオサムシにおいて、接合前生殖隔離をもたらす雌雄の巨大交尾器に着目する。雌雄の巨大交尾器の原因遺伝基盤を探索することで、雌雄交尾器がどのような共進化過程を辿ったのかを考察する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
種分化をもたらす形質がどのような過程を経て進化したのかを解明することは、進化生態学上重要な課題である。本研究ではオオオサムシ亜属のドウキョウオサムシにおいて、接合前生殖隔離をもたらす雌雄の巨大交尾器に着目する。研究代表者のこれまでの研究では、巨大交尾器をもつドウキョウオサムシと近縁種について、交尾器の形成過程において遺伝子の発現量を比較することで、雌雄の交尾器巨大化に関わる遺伝子群の発現パターンを特定した。その結果、雌雄で類似した遺伝子発現の変化が雌雄交尾器の巨大化に関わった可能性があるという仮説が立てられた。
昨年度までの研究で、種間で遺伝子発現が変化していた遺伝子についてRNAi法を用いたノックダウン実験を行ったところ、巨大な交尾器を持つドウキョウオサムシにおいて、雌雄両方の交尾器サイズが顕著に減少する遺伝子が確認できた。この結果から雌雄で同じ遺伝子が雌雄両方の交尾器の巨大化に関わることが明らかになった。
本年度はノックダウンの影響で発現量が変化した遺伝子群を雌雄で比較することで、巨大化に関わる遺伝子は雌雄でどの程度同じなのか、どのような遺伝子群が雌雄で同じ発現調節を受けることで雌雄の交尾器巨大化に関わるのかを明らかにするために、ノックダウン実験を行った個体の発現量をRNA-seqを用いて調べた。その結果、複数の遺伝子の発現量がノックダウンにより変化していること、またノックダウンを行った遺伝子は発現量が1/8～1/10程度に低下していることが明らかになった。
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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
本年度は昨年度の結果を踏まえ、Larval RNAi法を用いてノックダウンを行った結果交尾器サイズが顕著に減少した遺伝子について、ノックダウンの影響で発現変動した遺伝子群を雌雄で比較することで、巨大化に関わる遺伝子は雌雄でどの程度同じなのか、どのような遺伝子群が雌雄で同じ発現調節を受けることで雌雄の交尾器巨大化に関わるのかを明らかにしようとした。昨年度確認できた交尾器サイズが減少する遺伝子、及びコントロールのeGFPをインジェクションしたサンプルの確保を行った。サンプリングは交尾器が巨大なドウキョウオサムシと近縁種のマヤサンオサムシの２種の雌雄両方について行った。このサンプルのうち、金銭面の都合からコントロールのeGFPと雌雄両方の交尾器サイズが顕著に減少する遺伝子のみをRNA-seqを用いて発現データを得ることができた。これらのサンプルの解析からRNAiを行った遺伝子の発現量は1/8～1/10程度に減少していること、RNAiを行った遺伝子以外の遺伝子群もその影響を受け発現量が変化していることが明らかになった。さらなる解析を行うことで発現量を雌雄で比較し、巨大化に関わる遺伝子は雌雄でどの程度同じなのか、どのような遺伝子群が雌雄で同じ発現調節を受けることで雌雄の交尾器巨大化に関わるのかをよりはっきりさせる。
また、昨年度は巨大交尾器の形成過程を仔細に観察するための、交尾器組織の切片作成方法の確立も行った。本年度は確立した方法を用いて巨大交尾器の形成過程を観察するために、経時的なサンプルの確保を行った。
本年度は、当初の予定どおり交尾器の巨大なドウキョウオサムシと近縁種のマヤサンオサムシについて、発現量比較を行うためのサンプル確保に成功した。また一部サンプルについては発現量データを得ることができた。したがって、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により、交尾器の巨大なドウキョウオサムシと近縁種のマヤサンオサムシについて、発現量比較を行うためのサンプルの確保を行った。また、発現量解析によりRNAiを行った遺伝子やほかの遺伝子群が予想通り発現変化していることが明らかになった。来年度はさらなる解析を行うことで発現量を雌雄で比較し、巨大化に関わる遺伝子は雌雄でどの程度同じなのか、どのような遺伝子群が雌雄で同じ発現調節を受けることで雌雄の交尾器巨大化に関わるのかをよりはっきりさせる。
また、現在のデータのみではどのような遺伝的変異がどのような遺伝子に直接寄与することで交尾器サイズの種間差を生み出しているのか不明である。来年度は全ゲノムデータを得て、種間における遺伝的な変異を明らかにし、発現量解析データと組み合わせることで巨大交尾器の進化に直接かかわったと考えられる遺伝子を特定する。
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