Genetic basis of adaptive population divergence in androgen signaling for a fish in relation to mating system

• Project/Area Number: 24570105
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: KOKITA Tomoyuki 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (60372835)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥5,460,000 (Direct Cost: ¥4,200,000、Indirect Cost: ¥1,260,000); Fiscal Year 2014: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2012: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
• Keywords: 生態ゲノミクス / 行動生態学 / 繁殖システム / 繁殖戦略 / 適応進化 / 雄性ホルモン / 自然選択 / 魚類 / 行動生態 / 行動遺伝 / 行動ゲノミクス / 原因DNA変異 / 行動遺伝学 / 性ホルモン / エコゲノミクス / QTLマッピング / トランスクリプトミクス / 性ステロイド

Outline of Final Research Achievements

Extreme diversity in male reproductive strategy is found in fishes. Elucidating genetic basis of such diversity is important for understanding its evolutionary mechanism. Androgen is a key hormone for the expression of multiple male reproductive traits that are important for male reproductive success. Therefore, selection on androgen-mediated traits might result in the adaptive evolution of androgen titers themselves. We used natural variation in androgen-mediated traits and androgen production between different ecotype populations of the Japanese freshwater threespined stickleback as a model system. Ecological genomic analyses including comparative transcriptome and QTL mapping and a variety of molecular biology experiments were conducted to examine this prediction. This study suggests that adaptive divergence in androgen production between these populations occurred by regulatory mutations of a gene that encodes an important enzyme for androgen synthesis.

Research Products

• [Journal Article] 2014年度日本魚類学会シンポジウム「魚類における適応と種分化の進化遺伝機構：研究最前線と今後の展望」の開催報告 (2015)
  • Author(s): 小北智之・渡辺勝敏
  • Journal Title: 魚類学雑誌 Volume: 62 Pages: 93-96
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] エコゲノミクスにおける網羅的遺伝子発現解析－魚類での研究例から－ (2013)
  • Author(s): 小北智之
  • Journal Title: 生物科学 Volume: 64 Pages: 141-150
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular signatures of lineage-specific adaptive evolution in a unique sea basin: the example of an anadromous goby Leucopsarion petersii (2013)
  • Author(s): Kokita, T., S. Takahashi, H. Kumada
  • Journal Title: Molecular Ecology Volume: 22 Issue: 5 Pages: 1341-1355
  • DOI: 10.1111/mec.12184
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A RAD-based linkage map for QTL analysis and comparative genomics in the gudgeons (genus Gnathopogon, Cyprinidae) (2013)
  • Author(s): Kakioka R., T. Kokita, H. Kumada, K. Watanabe & N. Okuda
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 14 Issue: 1 Pages: 32-42
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-32
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The origins of limnetic forms and cryptic divergence in Gnathopogon fishes (Cyprinidae) in Japan (2013)
  • Author(s): Kakioka, R., T. Kokita, R. Tabata, S. Mori, K. Watanabe
  • Journal Title: Environmental Biology of Fishes Volume: 96 Issue: 5 Pages: 631-644
  • DOI: 10.1007/s10641-012-0054-x
  • NAID: 120005323018
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Challenge Hypothesisの背景にある進化遺伝機構 (2015)
  • Author(s): 小北智之・石川麻乃・北野潤・森誠一
  • Organizer: 日本生態学会第62回全国大会
  • Place of Presentation: 鹿児島県鹿児島市（鹿児島大学）
  • Year and Date: 2015-03-18 – 2015-03-22
• [Presentation] 行動生態ゲノミクス：イトヨ類における雄繁殖戦略の進化遺伝基盤 (2014)
  • Author(s): 小北智之
  • Organizer: 日本魚類学会2014年度年会シンポジウム「魚類における適応と種分化の進化遺伝機構」
  • Place of Presentation: 神奈川県小田原市（神奈川県立生命の星・地球博物館）
  • Year and Date: 2014-11-14 – 2014-11-17
  • Invited
• [Presentation] 繁殖システムと関連した性ホルモン量の適応分化：イトヨを用いた生態ゲノミクス (2014)
  • Author(s): 小北智之
  • Organizer: 日本動物学会第85回大会シンポジウム「性と生殖ー繁殖システム多様化の遺伝・生理機構」
  • Place of Presentation: 宮城県仙台市（東北大学）
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-13
  • Invited
• [Presentation] ハリヨの雄性ホルモン量における適応的分化の遺伝基盤
  • Author(s): 小北智之・野々垣初音・森誠一
  • Organizer: 日本進化学会第15回大会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] 雄の繁殖戦略を決める原因遺伝子座の同定：ハリヨを用いたQTL解析
  • Author(s): 小北智之・野々垣初音・森誠一
  • Organizer: 日本魚類学会2013年度年会
  • Place of Presentation: 宮崎大学
• [Presentation] ハリヨ集団間における繁殖システム変異のエコゲノミクス - 第14回大会ワークショップ「エコゲノミクスで挑む進化学～次の10年～」-
  • Author(s): 小北智之
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京
  • Invited
• [Presentation] RADタグマーカーによるタモロコ属魚類の高密度連鎖地図構築と比較ゲノム解析
  • Author(s): 柿岡諒・小北智之・熊田裕喜・渡辺勝敏・奥田昇
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] 性ホルモンシグナリングの適応的な遺伝的分化と繁殖システムの多様化
  • Author(s): 小北智之・山元麻由美・野々垣初音・北野載・松山倫也・森誠一
  • Organizer: 日本魚類学会
  • Place of Presentation: 下関
• [Presentation] タモロコ属魚類における生息場所利用と関連した適応的形態進化の遺伝基盤
  • Author(s): 柿岡諒・小北智之・熊田裕喜・渡辺勝敏・奥田昇
  • Organizer: 日本魚類学会
  • Place of Presentation: 下関
• [Presentation] 移入イトヨとの交雑による在来ハリヨ集団の個体群特性の変化
  • Author(s): 清水雅哉・森誠一・小北智之
  • Organizer: 日本魚類学会
  • Place of Presentation: 下関
• [Presentation] イトヨ那須集団における近年の集団内鱗板変異パターンと遺伝的多様性
  • Author(s): 鈴木悠斗・森誠一・吉田豊・小北智之
  • Organizer: 日本魚類学会
  • Place of Presentation: 下関
• [Presentation] Change in population dynamics of a native threespine stickleback caused by introgressive hybridization with an congener
  • Author(s): Masaya Shimizu, Seiichi Mori, Tomoyuki Kokita
  • Organizer: The 14th International Symposium on the Efficient Application and Preservation of Marine Biological Resources
  • Place of Presentation: 小浜
• [Book] 魚類行動生態学入門 (2014)
  • Author(s): 小北智之
  • Publisher: 東海大学出版会
• [Book] 魚類行動生態学入門 (2013)
  • Author(s): 小北智之ら（共著）
  • Total Pages: 280
  • Publisher: 東海大学出版会