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棘皮動物幼生骨片と脊椎動物咽頭弓をモデルとした新奇形態進化の研究

Publicly Offered Research

Project AreaGenetic bases for the evolution of complex adaptive traits
Project/Area Number 23128502
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Biological Sciences
Research InstitutionUniversity of Tsukuba

Principal Investigator

和田 洋  筑波大学, 生命環境系, 教授 (60303806)

Project Period (FY) 2011-04-01 – 2013-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2012)
Budget Amount *help
¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000)
Fiscal Year 2012: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Fiscal Year 2011: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywordsメダカ / 咽頭分節 / pax1 / tbx1 / プルテウス / 棘皮動物 / 次世代シーケンサー / alx1 / 幼生骨片 / vegf / 咽頭弓 / Pax1 / Tbx1 / 分節
Outline of Annual Research Achievements

咽頭嚢分節に必要な遺伝子Pax1とTbx1との制御関係を検証していく過程で、咽頭中胚葉が内胚葉に依存せずに分節することを示唆する結果を得た。このことは咽頭弓分節のための一義的な分節のリズムは内胚葉ではなく中胚葉において生み出されていることを示唆している。Pax1の機能を阻害した胚、つまり咽頭嚢形成が特異的に抑制された胚においてtcf21の発現を観察した。するとtcf21が発現している中胚葉細胞は咽頭嚢の形成が起こっていないにもかかわらず、分節的に配置されていた。このことをさらに決定付けるために、内胚葉マーカーとしてfoxA2、中胚葉マーカーとしてtcf21の発現を同時に可視化するDouble in situ hybridizationをPax1機能阻害胚を用いて行った。この結果、内胚葉の分節が起こっていないメダカ胚の咽頭領域において、中胚葉が分節することが示された。
イトマキヒトデ胚において、in vitro転写によって生成したmRNAを導入することにより、alx1遺伝子の強制発現を行いた。その結果、表現型には影響がみられなかったが、何らかの遺伝的変化があるのではと考え、次世代シーケンサーを用いたRNAseqを試みた。得られた発現量を比較しalx1発現胚で有意に発現変動している遺伝子を検出したところ、24個の遺伝子が検出された。相同性検索によるアノテーションを行ったところ、ウニで骨片形成細胞に特異的に発現することが知られている、p19とp16というタンパク質と類似した配列を持つ遺伝子が、alx1強制発現胚でそれぞれ発現上昇していることがわかった。しかし、Ets1/2やfoxn2/3などといった、ウニで骨片形成に関与する転写因子のオーソログは、変化していなかった。real-time qPCR法によって、これらの遺伝子の発現量を検証したところ、同様の変化パターンが確認された。

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。

Report

(2 results)
  • 2012 Annual Research Report
  • 2011 Annual Research Report
  • Research Products

    (7 results)

All 2012 2011 Other

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Journal Article] Heterochronic activation of VEGF signaling and the evolution of the skeleton in echinoderm pluteus larvae2012

    • Author(s)
      守野孔明、古賀皓之
    • Journal Title

      Evolution and Development

      Volume: 14(5) Issue: 5 Pages: 428-436

    • DOI

      10.1111/j.1525-142x.2012.00563.x

    • Related Report
      2012 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 棘皮動物の幼生骨片獲得機構の再現2012

    • Author(s)
      古賀皓之
    • Organizer
      日本動物学会 第83回大会
    • Place of Presentation
      大阪,大阪大学
    • Year and Date
      2012-09-13
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] On the Origin of the Vertebrate Pharyngeal Arch; Insight from Expressions and Functions of Pax1/92012

    • Author(s)
      Kazunori Okada
    • Organizer
      Euro Evo Devo 2012
    • Place of Presentation
      Lisbon, Portugal
    • Year and Date
      2012-07-10
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Molecular Evolution Involved In The Evolution Of Echinoderm Larval Skeleton2012

    • Author(s)
      Koga Hiroyuki
    • Organizer
      Euro Evo Devo 2012
    • Place of Presentation
      Lisbon, Portugal
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental replication of larval expression of alx1 in starfish2012

    • Author(s)
      Hiroyuki Koga
    • Organizer
      Developmental Biology of Sea Urchin XXI
    • Place of Presentation
      Woods Hole, USA
    • Related Report
      2012 Annual Research Report
  • [Presentation] Experimental evolutionary biology on the convergent evolution of the pluteus larvae2011

    • Author(s)
      Hiroshi Wada
    • Organizer
      Sea urchin meeting XX
    • Place of Presentation
      Woods Hole, MA, USA(招待講演)
    • Related Report
      2011 Annual Research Report
  • [Presentation] Pax1 の発現・機能解析が解き明かす咽頭弓分節機構

    • Author(s)
      岡田 和訓
    • Organizer
      日本動物学会 第83回大会
    • Place of Presentation
      大阪,大阪大学
    • Related Report
      2012 Annual Research Report

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Published: 2011-04-06   Modified: 2018-03-28  

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