新規形質獲得のゲノム基盤とその進化的起源

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 25128703
• 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: 二階堂 雅人 東京工業大学, 生命理工学研究科, 准教授 (70432010)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥11,700,000 (Direct Cost: ¥9,000,000、Indirect Cost: ¥2,700,000); Fiscal Year 2014: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000); Fiscal Year 2013: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
• Keywords: 平行進化 / QTLマッピング / シクリッド / 唇 / エラスチン

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は東アフリカの三大湖シクリッドそれぞれにおいて平行的に進化したと考えられる唇の肥大化に関わる分子メカニズムを明らかにすることである。前年度までにHaplochromis chilotes（唇厚）とH. sauvagei（唇薄）、の雑種F2系統を用いた唇の肥大化に関わるQTL解析の結果、連鎖群22においてLOD値が10を超える領域が検出され、このマーカー近傍にMAGP4遺伝子群が存在することが明らかとなっていた。そして今年度においてH. chilotesとH. sauvageiの唇組織におけるMAGP4-mRNAの発現量をRNAseqおよびqPCRによって比較したところ、MAGP4C/D遺伝子のみにおいてその発現量に顕著な差が認められた。MAGP4はエラスチンの重合に関与し、その遺伝子欠損はヒト遺伝病において唇の肥厚を引き起こすことが知られているため、我々はシクリッド唇切片を用いてエラスチンの沈着の程度をエラスチカワンギーソン染色によって調べた。すると、MAGP4の発現が低く唇の肥厚したH. chilotesにおいて、エラスチンの沈着が非常に少ないことが分かった。つまり、H. chilotesのゲノムにおけるシス変異に伴うMAGP4C/D遺伝子の発現量低下が唇組織のエラスチン量の現象、張力の低下そして唇のたるみ、肥大化をもたらしたと考察された。今後はこの結果を論文としてまとめることを計画している。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] A microsatellite-based genetic linkage map and putative sex-determining genomic regions in Lake Victoria cichlids. (2015)
  • Author(s): Kudo Y., Nikaido M., Kondo A., Suzuki H., Yoshida K., Kikuchi K., Okada N.
  • Journal Title: Gene Volume: 560 Issue: 2 Pages: 156-164
  • DOI: 10.1016/j.gene.2015.01.057
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] The genomic substrate for adaptive radiation in African cichlid fish (2014)
  • Author(s): Brawand D et al. (Nikaido M 75人中45番目)
  • Journal Title: Nature Volume: 513 Issue: 7518 Pages: 375-381
  • DOI: 10.1038/nature13726
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Multiple episodic evolution events in V1R receptor genes of East-African cichlids (2014)
  • Author(s): Nikaido M, Ota T, Hirata T, Satta Y, Suzuki H, Satta Y, Aibara M, Mzighani SI, Sturmbauer C, Hagino-Yamagishi K, Okada N
  • Journal Title: Genome Biology and Evolution Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Lineage specifice xpansion of V2R receptor (OlfC) genes in cichlids may contribute to diversification in amino acid detection (2013)
  • Author(s): Nikaido M, Suzuki H, Toyoda A, FujiyamaA, Hagino-Yamagishi K, Kocher TD, Carleton KL, Okada N
  • Journal Title: Genome Biol Volume: Evol.5 Issue: 4 Pages: 711-722
  • DOI: 10.1093/gbe/evt041
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The complete mitochondrial genomes of deep-sea squid (Bathyteuthis abyssicola), bob-tail squid (Semirossia patagonica) and four giant cuttlefish (Sepia apama, S. latimanus, S. lycidas and S. pharanois), and their application to the phylogenetic analysis of Decapodiformes (2013)
  • Author(s): Kawashima Y, Nishihara H, Akasaki T, Nikaido M, Tsuchiya K, Segawa S, Okada N.
  • Journal Title: Molecular Phylogenetics and Evolution Volume: 69 Issue: 3 Pages: 980-993
  • DOI: 10.1016/j.ympev.2013.06.007
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シクリッドにおける唇の肥大化の平行進化に関わる遺伝的基盤 (2014)
  • Author(s): 二階堂雅人
  • Organizer: 日本魚類学会年会
  • Place of Presentation: 生命の星・地球博物館
  • Year and Date: 2014-11-17
  • Invited
• [Presentation] シクリッドにおける唇の肥大化の平行進化に関わる遺伝的基盤 (2014)
  • Author(s): 小林直樹、二階堂雅人、近藤梓、鈴木彦有、菊池潔、岡田典弘
  • Organizer: 第16回日本進化学会
  • Place of Presentation: 現代劇場(高槻)
  • Year and Date: 2014-08-21
• [Presentation] Parallel Evolution in Lip Thickness in Cichlids (2014)
  • Author(s): Nikaido M
  • Organizer: Workshop on Methods for Biodiversity Research.
  • Place of Presentation: 復旦大学（中国・上海）
• [Presentation] シクリッドV1R遺伝子の多様化と性決定領域との関連性 (2013)
  • Author(s): 二階堂雅人、颯田葉子、相原光人、菊池潔、山岸公子、岡田典弘
  • Organizer: 第15回日本進化学会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] シクリッドの平行進化に関わる遺伝領域の探索 (2013)
  • Author(s): 近藤梓、二階堂雅人、菊池潔、岡田典弘
  • Organizer: 第15回日本進化学会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] 比較ゲノム解析で迫るアフリカ三大湖産シクリッドの進化メカニズム (2013)
  • Author(s): 鈴木彦有、二階堂雅人、柴田朋子、野澤昌文、重信秀治、西山智明、岡田典弘
  • Organizer: 第15回日本進化学会
  • Place of Presentation: 筑波大学
• [Presentation] Molecular evolutionary study of the east African cichlids: textbook example of Adaptive Radiation and Parallel Evolution (2013)
  • Author(s): Nikaido M
  • Organizer: Summer school at Fudan University
  • Place of Presentation: 復旦大学（中国・上海）
  • Invited
• [Presentation] シクリッドの適応放散・平行進化に関わる遺伝的基盤とそのメカニズム (2013)
  • Author(s): 二階堂 雅人、近藤 梓、工藤 優、鈴木 彦有、岡田 典弘
  • Organizer: 日本遺伝学会第85回大会シンポジウム
  • Place of Presentation: 慶応大学
• [Remarks] 二階堂雅人のホームページ
  • URL: https://sites.google.com/site/masatonikaido/