新規機能的染色体の機能獲得機構

• Project Area: Systematic study of chromosome adaptation
• Project/Area Number: 23125504
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Tokyo Institute of Technology
• Principal Investigator: 寺井 洋平 東京工業大学, 生命理工学研究科, 研究員 (30432016)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2013-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥5,980,000 (Direct Cost: ¥4,600,000、Indirect Cost: ¥1,380,000); Fiscal Year 2012: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000); Fiscal Year 2011: ¥2,990,000 (Direct Cost: ¥2,300,000、Indirect Cost: ¥690,000)
• Keywords: B染色体 / 新規機能獲得 / 性決定 / 適応 / 機能獲得

Outline of Annual Research Achievements

B染色体は核内に余剰に存在する染色体で、多くの動植物に存在するがB染色体内の完全長の遺伝子や遺伝子発現の報告はない。最近我々はシクリッドにおいて、保有個体をメス化させるB染色体を発見した。本研究ではB染色体が保有個体をメス化させる機構を調べ、なぜメス化させるのかを考察した。
始めにB」染色体の間期核での動態を調べた。3D-FISH解析により、成体ではB染色体が核膜付近でヘテロクロマチン化し遺伝子発現がないと考えられた。次にオス(Bなし)とメス(Bあり)のゲノム解析により、4MbのB染色体配列を特定した。この配列上の遺伝子は１つを除いてすべて断片化した部分配列であったが、完全長(6kb)が推定で14コピー存在するV遺伝子が見出された。このV遺伝子の発現について調べると、孵化後1, 3, 6日目の稚魚において、B染色体由来のV遺伝子が発現しており、脳の下部と推定される部位での発現が強かった。また、メス化を起こさないB染色体を持つ種ではV遺伝子の発現が弱く、この発現量の差がメス化に影響していると予想された。これらの結果とV遺伝子による性ホルモンの調節の報告、シクリッドを孵化後に性ホルモンで処理すると全個体がメス化する報告から、B染色体上のV遺伝子が孵化後に発現し、性ホルモンの調節を乱しメス化を引き起こしていると考えられた。またそれは保有個体をメス化させることで、減数分裂期のドライブにより次世代に効率よく自身のコピーを遺伝させるためと考えている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Correlation between Nuptial Colors and Visual Sensitivities Tuned by Opsins Leads to Species Richness in Sympatric Lake Victoria Cichlid Fishes (2012)
  • Author(s): Miyagi R, Terai Y, Aibara M, Mizoiri S, Sugawara T, Imai H, Tachida H, Okitsu T, Wada A and Okada N.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 11 Pages: 3281-3296
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 視覚の適応が引き起こす種分化の機構 ―Sensory Drive― (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、岡田典弘
  • Journal Title: 生物の科学「遺伝」 Volume: 66 Pages: 159-165
• [Journal Article] 斑な世界を形作る遺伝子たち (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、米澤隆弘、長谷川政美
  • Journal Title: BIOSTORY Volume: 18 Pages: 28-45
• [Journal Article] The diversity of opsins and male nuptial colorations maintains the species richness in sympatrically coexistence species Lake Victoria cichlids (2012)
  • Author(s): Miyagi R, Terai Y, Aibara M, Mizoiri S, Sugawara T, Imai H, Tachida H, Okitsu T, Wada A, Okada N
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: (in press)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] B chromosomes have a functional effect on female sex determination in lake victoria cichlid fishes (2011)
  • Author(s): Yoshida K, Terai Y, Mizoiri S, Aibara M, Nishihara H, Watanabe M, Kuroiwa A, Hirai H, Hirai Y, Matsuda Y, Okada N
  • Journal Title: PLoS Genet Volume: 8
  • NAID: 120006627278
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Reverse evolution in RH1 for adaptation of cichlids to water depth in Lake Tanganyika (2011)
  • Author(s): Nagai H., Terai Y.(共同筆頭著者), Sugawara T., Imai H., Nishihara H., Hori M., Okada N.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 6 Pages: 1769-1776
  • Peer Reviewed
• [Presentation] B染色体が保有個体をメス化させる機構とその進化 (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、吉田恒太、鈴木南、田辺秀之、黒岩麻里、豊田敦、伊藤武彦、岡田典弘
  • Organizer: (財)染色体学会
  • Place of Presentation: 大雪クリスタルホール（北海道）
• [Presentation] Commonality of speciation by sensory drive revealed by its signatures in Lake Victoria cichlid fishes (2012)
  • Author(s): Yohey Terai, Ryutaro Miyagi, Shinji Mizoiri, Semvua I. Mzighani, Mitsuto Aibara, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Tohru Sugawara, Hiroo Imai, Norihiro Okada
  • Organizer: 日本遺伝学会
  • Place of Presentation: 九州大学(福岡県)
  • Invited
• [Presentation] B染色体が保有個体をメス化させる機構とその進化 (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、吉田恒太、鈴木南、田辺秀之、黒岩麻里、豊田敦、伊藤武彦、岡田典弘
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: 首都大学東京（東京都）
• [Presentation] Opsins : the adaptive molecules that drive speciation of Lake Victoria cichlids in the various light environments (2011)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: 日本進化学会
  • Place of Presentation: 京都(招待講演)
  • Year and Date: 2011-07-29
• [Presentation] Speciation of deep-water cichlids in the limited light environment in Lake Victoria (2011)
  • Author(s): Yohey Terai, Ryutaro Miyagi, Shinji Mizoiri, Semvua I.Mzighani, Mitsuto Aibara, Hiroo Imai, Takashi Okitsu, Akimori Wada, Norihiro Okada
  • Organizer: Society of Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: 京都
  • Year and Date: 2011-07-27
• [Book] シクリッドの視覚の適応と種分化 現代の生態学９巻「淡水生態学のフロンティア」 (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、岡田典弘
  • Total Pages: 14
  • Publisher: 共立出版
• [Book] シクリッドの視覚の適応と種分化、現代の生態学9巻「淡水生態学のフロンティア」 (2012)
  • Author(s): 寺井洋平、岡田典弘
  • Publisher: 共立出版
• [Book] Speciation by sensory drive in cichlid fishes in "From genes to animal behavior : social structures, personalities, communication by color" (2011)
  • Author(s): Terai, Y., Okada, N.
  • Publisher: Springer