種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関の解明

• Project Area: Correlative gene system: establishing next-generation genetics
• Project/Area Number: 24113502
• 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: Tohoku University
• Principal Investigator: 山元 大輔 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (50318812)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥22,620,000 (Direct Cost: ¥17,400,000、Indirect Cost: ¥5,220,000); Fiscal Year 2013: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000); Fiscal Year 2012: ¥11,310,000 (Direct Cost: ¥8,700,000、Indirect Cost: ¥2,610,000)
• Keywords: 脳・神経 / 発生・分化 / 遺伝学 / 遺伝子 / 細胞・組織

Research Abstract

生物の多様性は盛んな種分化の反映であり、種分化は祖先種と遺伝子交流を持たない新たな集団の生成を意味する。種分化は新旧の二つのゲノムの相克のうちに進行し、それぞれのゲノムを構成する多彩な遺伝子間の協調的変化に依存する。本研究は、接合子の発生を阻む機構、すなわち交尾後生殖隔離とは別に、交配そのものを回避する交尾前生殖隔離の成立が種分化の開始に大きく寄与するとの仮説に基づき、種の分裂に際して配偶者選択に関わる遺伝子群とその働く場である細胞群、特にニューロン集団に何が起こり、どのようにしてその変化が保持されてゆくのかを解明しようとするものである。具体的には、遺伝学のモデル生物であるDrosophila melanogasterとその同胞種、D. simulansを用い、それらの種間雑種個体がmelanogaster、simulansに対して示す配偶者選択を解析するとともに、種特異的行動特性を規定するニューロンと回路を、雑種個体と母種との比較により特定することを目指している。これまでに行動レベルでは、melanogaster雄はmelanogasterとsimulans双方の雌に強く求愛し、simulans雄はほとんどもっぱらsimulansの雌を選んで求愛すること、melanogaster―simulansの種間雑種雄はsimulansの雌を好んで求愛することが明らかとなった。そしてsimulans雄や種間雑種雄がmelangasterの雌を避ける大きな要因として、体表の炭化水素の成分（フェロモンとして働く）の特性があることも確かめた。即ち、simulansが欠きmelanogasterの雌が多量に持つ7,11-Heptacosadieneが忌避因子となっていたのである。さらに神経細胞レベルでは、前肢のフェロモン受容感覚ニューロンのうち特定の細胞の存否に、母種と種間雑種個体で差のあることが判明した。

Current Status of Research Progress

Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Neuroethology of male courtship in Drosophila: from the gene to behavior. (2014)
  • Author(s): Yamamoto D., Sato K., and Koganezawa M.
  • Journal Title: J. Comp. Physiol. A. Volume: 200 Issue: 4 Pages: 251-264
  • DOI: 10.1007/s00359-014-0891-5
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Btk29A promotes Wnt4 signaling in the niche to terminate germ cell proliferation in Drosophila. (2014)
  • Author(s): Hamada-Kawaguchi, N., Nore, B. F., Kuwada, Y., Smith, C. I. and Yamamoto, D.
  • Journal Title: Science Volume: 343 Issue: 6168 Pages: 294-297
  • DOI: 10.1126/science.1244512
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] チロシンキナーゼBtk２９はショウジョウバエの卵巣のニッチにおいてWntシグナル伝達系を増強することにより生殖幹細胞の増殖を停止させる. (2013)
  • Author(s): 濵田（川口）典子, 山元大輔.
  • Journal Title: ライフサイエンス新着論文レビュー Volume: -
• [Journal Article] Select interneuron clusters determine female sexual receptivity in Drosophila. (2013)
  • Author(s): Sakurai, A., Koganezawa, M., Yasunaga, K., Emoto, K. and Yamamoto, D.
  • Journal Title: Nat. Commun. Volume: 4 Issue: 1 Pages: 1825-1833
  • DOI: 10.1038/ncomms2837
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 雌型脳と雄型脳. (2013)
  • Author(s): 山元大輔, 佐藤耕世.
  • Journal Title: Brain and Nerve Volume: 65 Pages: 1147-1158
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genes and circuits of courtship behavior in Drosophila males. (2013)
  • Author(s): Yamamoto, D. and Koganezawa, M.
  • Journal Title: Nat. Rev. Neurosci. Volume: 14 Issue: 10 Pages: 681-692
  • DOI: 10.1038/nrn3567
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Genetic and neural bases for species-specific behavior in Drosophila species. (2013)
  • Author(s): Yamamoto, D. and Ishikawa, Y.
  • Journal Title: J. Neurogenet. Volume: 27 Issue: 3 Pages: 130-142
  • DOI: 10.3109/01677063.2013.800060
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sex-switching of the Drosophila brain by two antagonistic chromatin factors. (2013)
  • Author(s): Ito, H., Sato, K. and Yamamoto, D.
  • Journal Title: Fly Volume: 7 Issue: 2 Pages: 87-91
  • DOI: 10.4161/fly.24018
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 遺伝子、脳、そして恋愛. (2013)
  • Author(s): 山元大輔.
  • Journal Title: まなびの杜 Volume: 65 Pages: 5-5
• [Journal Article] 性行動の違いを生み出す分子機構. (2013)
  • Author(s): 伊藤弘樹, 山元大輔.
  • Journal Title: 化学と生物 Volume: 51 Pages: 686-692
  • NAID: 130004697207
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Differential evolutionary wiring of the tyrosine kinase Btk. (2012)
  • Author(s): Nawaz, H. M., Kylsten, P., Hamada, N., Yamamoto, D., Smith, C. I. E., Lindvall, J.M.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 5 Pages: e35640-e35640
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0035640
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Fruitless recruits two antagonistic chromatin factors to establish single-neuron sexual dimorphism. (2012)
  • Author(s): Ito, H., Sato, K., Koganezawa, M., Ote, M., Matsumoto, K., Hama, C., Yamamoto, D.
  • Journal Title: Cell Volume: 149 Issue: 6 Pages: 1327-1338
  • DOI: 10.1016/j.cell.2012.04.025
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Drosophila属非モデル種におけるCRISPR/Cas9システムを用いたゲノム編集. (2014)
  • Author(s): 田中良弥, 鳥羽岳太, 山元大輔.
  • Organizer: 平成26年度蚕糸・昆虫機能利用学術講演会
  • Place of Presentation: 日本大学生物資源科学部, 藤沢, 神奈川
• [Presentation] 遺伝子とニューロンから行動の性差を理解するーショウジョウバエでわかったことー (2013)
  • Author(s): 山元大輔
  • Organizer: 第９０回日本生理学会大会シンポジウム４８
  • Place of Presentation: タワーホール船堀、東京
  • Year and Date: 2013-03-27
  • Invited
• [Presentation] Non-cell-autonomous mechanism generates sexually dimorphic neuronal structures in the Drosophila brain. (2013)
  • Author(s): Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 4th UCL-Tohoku University Symposium
  • Place of Presentation: London, UK
  • Year and Date: 2013-02-21
• [Presentation] 性行動を生み出す脳と遺伝子の仕組み. (2013)
  • Author(s): 山元大輔.
  • Organizer: 脳はおもしろい 新適塾
  • Place of Presentation: 豊中市, 大阪
  • Invited
• [Presentation] L-leucine添加によるオートファジー不全改善とcathepsin Dの関連. (2013)
  • Author(s): 柳澤比呂子, 山元大輔, 河上江美子, 遠藤堅太郎, 小松雅明, 渡部和彦.
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド, 兵庫
• [Presentation] 拮抗的に働く2種類のクロマチン制御因子によってキイロショウジョウバエ脳の性差が形成される. (2013)
  • Author(s): 伊藤弘樹, 佐藤耕世, 小金澤雅之, 大手学, 松本健, 浜千尋, 山元大輔.
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸ポートアイランド, 兵庫
• [Presentation] Molecular neuroethology of Drosophila courtship: from the gene to behavior. (2013)
  • Author(s): Yamamoto, D.
  • Organizer: Academia Sinica（中央研究院）
  • Place of Presentation: Taipei, Taiwan
• [Presentation] Improved GRASP with cell markers and recombination-based expression systems. (2013)
  • Author(s): Toba, G., and Yamamoto, D.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Neurobiology of Drosophila.
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. USA.
• [Presentation] Sex-specific functions of longitudinals lacking. (2013)
  • Author(s): Sato, K., Toba, G., Ito, H., Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Laboratory Meeting, Neurobiology of Drosophila.
  • Place of Presentation: Cold Spring Harbor Laboratory, Cold Spring Harbor, NY. USA.
• [Presentation] ショウジョウバエの雄特異的行動を生み出すfruitless遺伝子とニューロンの性決定. (2013)
  • Author(s): 山元大輔.
  • Organizer: 日本動物学会 第84回年会
  • Place of Presentation: 岡山大学, 岡山
  • Invited
• [Presentation] ショウジョウバエの求愛/攻撃を制御する脳内fruitless発現ニューロン. (2013)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔.
  • Organizer: 日本動物学会 第84回年会
  • Place of Presentation: 岡山大学, 岡山
• [Presentation] 雌キイロショウジョウバエの産卵管突き出し行動に関与するdsx発現ニューロン. (2013)
  • Author(s): 佐藤千晶, 小金澤雅之, 山元大輔, 木村賢一.
  • Organizer: 日本動物学会 第84回年会
  • Place of Presentation: 岡山大学, 岡山
• [Presentation] ショウジョウバエの求愛と攻撃を制御するフェロモン感受性介在ニューロンの同定. (2013)
  • Author(s): 小金澤雅之, 山元大輔.
  • Organizer: 日本味と匂学会 第47回大会
  • Place of Presentation: 仙台市民会会館, 宮城
• [Presentation] 行動様式の性差を生み出す遺伝的プログラムと細胞間相互作用. (2013)
  • Author(s): 佐藤耕世, 加藤貴大, 鳥羽岳太, 伊藤弘樹, 小金澤雅之, 山元大輔.
  • Organizer: 新学術領域「性差構築の分子基盤」第５回領域会議.
  • Place of Presentation: 虹の松原ホテル, 唐津市, 佐賀
• [Presentation] Molecular and cellular mechanisms generating sexual differences in neuronal structures and behavior of Drosophila. (2013)
  • Author(s): Sato, K., Kato, T., Toba, G., Ito, H., Koganezawa, M. and Yamamoto, D.
  • Organizer: IDE（Intercalation, devlopment and evolution）研究会
  • Place of Presentation: 東京大学, 東京
• [Presentation] 強制活性化法を用いた求愛と攻撃を制御する中枢ニューロンの同定 (2013)
  • Author(s): 小金澤雅之,山元大輔.
  • Organizer: 平成25年度日本動物学会 東北支部大会
  • Place of Presentation: 秋田大学手形キャンパス・大学会館クレール，秋田
• [Presentation] The possible involvement of non-cell autonomous mechanism in the sex-specific neurite formation in Drosophila central neurons. (2013)
  • Author(s): Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • Organizer: Neuro 2013 Kyoto
  • Place of Presentation: 国立京都国際会館, 京都
• [Presentation] 種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関の解明. (2013)
  • Author(s): 山元大輔.
  • Organizer: 平成25年度「ゲノム・遺伝子相関」班会議
  • Place of Presentation: ANAクラウンプラザホテル神戸, 兵庫
• [Presentation] Dynamic activities of interneurons that trigger male courtship revealed by in vivo calcium imaging in Drosophila. (2013)
  • Author(s): Kohatsu, S. and Yamamoto, D.
  • Organizer: Cell Symposia: Genes, Circuits and Behavior.
  • Place of Presentation: Sheraton Centre Toronto Hotel, Toronto, Canada.
• [Presentation] A possible role of cell-cell interactions in shaping sexually dimorphic neuronal structures (2013)
  • Author(s): Kato, T., Sato, K., Yamamoto, D.
  • Organizer: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference (APDRC)
  • Place of Presentation: Seoul National University Korea
• [Presentation] Characterization of platonic, a Drosophila mutant defective in copulation. (2013)
  • Author(s): Yilmazer, Y., Toba, G. and Yamamoto, D.
  • Organizer: 2nd Asia-Pacific Drosophila Research Conference (APDRC)
  • Place of Presentation: Seoul National University Korea
• [Presentation] A possible non-cell-autonomous mechanism that mediates the formation of sex differences in fruitless-expressing neurons. (2013)
  • Author(s): Kato, T., sato, K., Yamamoto, D.
  • Organizer: NIH-Tohoku University- JSPS Symposium
  • Place of Presentation: Tohoku University, Miyagi
• [Presentation] genetic analysis of platonic, a Drosophila mutant defective in copulation. (2013)
  • Author(s): Yilmazer, Y., Toba, G., Yamamoto, D.
  • Organizer: NIH-Tohoku University- JSPS Symposium
  • Place of Presentation: Tohoku University, Miyagi
• [Presentation] Molecular identification of the responsible gene for the Drosophila behavioral mutant platonic. (2012)
  • Author(s): Biyik, Y., Toba, G., Yamamoto, D.
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] L-leucine付加によるオートファジー異常の改善 (2012)
  • Author(s): 柳澤比呂子、山元大輔、三五一憲、渡部和彦
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] ショウジョウバエdve遺伝子エンハンサー応答細胞が制御するオスの求愛行動 (2012)
  • Author(s): 坂田知葉、真鍋花帆、南竜之介、山元大輔、中越英樹
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] ショウジョウバエのクロマチン制御因子Zesteは変態時に起こる細胞死を組織に応じて正または負に制御する (2012)
  • Author(s): 後藤貴章、佐藤耕世、伊藤弘樹、山元大輔
  • Organizer: 第35回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 福岡国際会議場、福岡
  • Year and Date: 2012-12-11
• [Presentation] 種間雑種の求愛行動を規定するゲノム相互作用の解明 (2012)
  • Author(s): 石川由希
  • Organizer: 新学術領域「ゲノム・遺伝子相関」若手の会
  • Place of Presentation: エクシブ琵琶湖
  • Year and Date: 2012-10-31
• [Presentation] Electrophysiological properties of Drosophila embryonic body-wall muscles and their synaptic regulation. (2012)
  • Author(s): Yokoyama, S., Yoshihara, M., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • Place of Presentation: Jikei University School of Medicine
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Idetification of neurons controlling female reproductive behavior in Drosophila. (2012)
  • Author(s): Sato, C., Koganezawa, M., Yamamoto, D., Kimura, K.-I.
  • Organizer: Japanese Drosophila Research Conference 2012
  • Place of Presentation: Jikei University School of Medicine
  • Year and Date: 2012-10-13
• [Presentation] Functional dissection of neural circuitry generating Drosophila courtship song by intersectional approach. (2012)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 35th Annual Meeting of the Japan Neuroscience Society
  • Place of Presentation: Nagoya Congress Center, Nagoya
  • Year and Date: 2012-09-18
• [Presentation] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－1．性差形成機構 (2012)
  • Author(s): 木村賢一、佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] ショウジョウバエdoublesex発現ニューロン群における性差－2．雌生殖行動の制御 (2012)
  • Author(s): 佐藤千晶、小金澤雅之、山元大輔、木村賢一
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] ショウジョウバエ求愛歌を制御するfruitless/doublesex発現神経回路 (2012)
  • Author(s): 小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 日本動物学会第83回大会
  • Place of Presentation: 大阪大学、豊中
  • Year and Date: 2012-09-13
• [Presentation] ショウジョウバエ種特異的求愛行動パターンを生み出すfru発現神経回路 (2012)
  • Author(s): 小金澤雅之、山元大輔
  • Organizer: 平成24年度日本動物学会東北支部大会
  • Place of Presentation: 山形大学理学部
  • Year and Date: 2012-07-21
• [Presentation] Male-specific interneurons responsive to courtship-triggering stimuli revealed by in vivo calcium imaging in Drosophila. (2012)
  • Author(s): Kohatsu, S., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of the Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Shonan Village Center, Kanagawa
  • Year and Date: 2012-07-06
• [Presentation] Functional dissection of fru/dsx-expressing neural circuitry generating Drosophila courtship behavior. (2012)
  • Author(s): Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Organizer: The 34th Annual Meeting of the Japanese Society of Comparative Physiology and Biochemistry
  • Place of Presentation: Shonan Village Center, Kanagawa
  • Year and Date: 2012-07-06
• [Presentation] 種間雑種の行動を規定するゲノム・遺伝子相関 (2012)
  • Author(s): 山元大輔
  • Organizer: 平成24年度新学術領域「ゲノム・遺伝子相関」班会議
  • Place of Presentation: メルパルク京都
  • Year and Date: 2012-06-25
• [Presentation] Single-gene-single-neuron approach to Drosophila courtship behavior. (2012)
  • Author(s): Yamamoto, D.
  • Organizer: Cold Spring Harbor Asia Conference: Invertebrate Neurobiology.
  • Place of Presentation: Suzhou, China.
  • Year and Date: 2012-06-18
  • Invited
• [Presentation] Genetic and neurological basis of species specificity in Drosophila courtship behavior. (2012)
  • Author(s): 石川由希
  • Organizer: 第五回evo-devo青年の会
  • Place of Presentation: 基礎生物学研究所、岡崎
  • Year and Date: 2012-06-16
• [Presentation] Neural basis for mating decision in female and male Drosophila melanogaster. (2012)
  • Author(s): Yamamoto D.,
  • Organizer: The Neurobiology and Evolution of Insect Acoustic Communication. Janelia Campus Research Campus.
  • Place of Presentation: Janelia Campus Research Campus, Ashburn, VA, USA.
  • Year and Date: 2012-05-14
  • Invited
• [Book] Pheromone Signaling (2013)
  • Author(s): Yamamoto, D., Kohatsu, S. and Koganezawa, M.
  • Total Pages: 1068
  • Publisher: Humana Press, Springer
• [Book] 遺伝子と性行動 性差の生物学 (2012)
  • Author(s): 山元大輔
  • Total Pages: 202
  • Publisher: 裳華房
• [Book] in vivo optical recording of brain interneuron activities from a Drosophila male on a treadmill. (2012)
  • Author(s): Kohatsu, S., Koganezawa, M., Yamamoto, D.
  • Publisher: Humana Press Springer
• [Book] ショウジョウバエの転写因子Fruitlessに拮抗的に結合する２種類のクロマチン制御タンパク質のはたらきにより単一の性的二型ニューロンがつくられる (2012)
  • Author(s): 伊藤弘樹、山元大輔
  • Total Pages: 6
  • Publisher: ライフサイエンス新着論文レビュー
• [Remarks] 東北大 細胞の増殖にブレーキ、卵巣の腫瘍を防ぐ遺伝子メカニズムを解明(QLifePro)
  • URL: http://www.qlifepro.com/news/20140127/genetic-mechanisms-prevent-the-brake-ovarian-tumor-cell-proliferation.html
• [Remarks] 東北大、増殖にブレーキをかけ卵巣の腫瘍を防ぐ遺伝子の仕組みを解明（日経プレスリリース）
  • URL: http://release.nikkei.co.jp/detail.cfm?relID=353156&lindID=5
• [Remarks] 東北大、増殖に歯止めをかけて卵巣の腫瘍化を防ぐ仕組みを解明（マイナビニュース）
  • URL: http://news.mynavi.jp/news/2014/01/17/448/