2016 Fiscal Year Research-status Report
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15K07163
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
大竹 愛 (四宮愛) 基礎生物学研究所, 季節生物学研究部門, 特任助教 (60452067)
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| Project Period (FY) |
2015-10-21 – 2018-03-31
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| Keywords | 光周性 / 季節繁殖 / メダカ / 地理的変異 / 卵巣 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物は日長や温度の変化を手がかりにして季節を感知することが知られている。近年の鳥類や哺乳類の研究から日長情報の脳内情報伝達経路が明らかにされてきたが、「日長を測定するしくみ」そのものの解明は主要な問題として残されている。メダカは長日繁殖動物であることが知られている。研究代表者は、各地のメダカ野生系統を用いて日長変化に対する生殖腺発達を解析し、(1)「非繁殖期から繁殖期への移行に必要な日長（臨界日長）」、および、(2)「短日処理による繁殖停止の誘導」に地理的変異があることを見出した。本研究課題においては、季節繁殖を司る日長測時の分子機構を解明することを目的として、これらの日長応答形質の変異について遺伝学的解析を進めている。
昨年度までのF2 世代を利用した量的形質遺伝子座（QTL）解析から、日長応答への関与が示唆されるゲノム領域を (1) 「臨界日長」に関して3ヶ所 (5, 14, 16番染色体)、(2)「短日応答」に関して1ヶ所 (9番染色体) 同定した (有意水準1%)。それらの結果を踏まえて、今年度は、更新されたメダカゲノム情報 (http://utgenome.org/medaka_v2/#!Assembly.md) をリファレンス配列として 新規に作成したDNAマーカーを加えてQTL解析を行い、候補領域をそれぞれ1.3 Mbから3.1 Mbの領域に狭めた。さらに、日長応答形質の表現型が異なる系統について全ゲノム配列を取得し、一塩基多型 (SNPs)、挿入/ 欠失 (indel) 解析を行った。得られたSNPsを用いて関連解析を行い、短日応答に関連するSNPsを検出した。現在、QTL解析で同定した候補ゲノム領域中に存在する関連SNPsに着目し、遺伝子アノテーションデータを参照して候補領域に位置する遺伝子の多型解析を進めている。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
昨年度までに、季節繁殖における「臨界日長」「短日応答」の形質についてF2個体を用いたQTL解析を行い、有意なQTLsを同定した。今年度はマーカーの密度を増やしてQTL領域の範囲を狭めた。さらに、日長応答形質の表現型を解析した各地の野生系統、近交系について全ゲノム配列を取得し、一塩基多型 (SNPs) 、挿入/欠失 (indel) 変異を解析した。系統間のSNPsを利用して「短日応答」形質について関連解析を行ったところ、表現型との関連が示唆されるSNPsが非常に多く検出された。検出されたSNPsの大半が、用いた系統の集団構造に起因する偽陽性であると考えられたため、より近縁な系統について短日応答の表現型を解析した。その結果、近縁な系統でありながら短日応答が明瞭に異なる九州の野生系統を発見した。これらの系統を含めて関連解析を行うことで、短日応答に関連するSNPsの絞り込みを可能にした。
F2解析で同定したQTL領域に存在する候補遺伝子を絞り込むために、以下の多型解析、発現解析を進めている。日長応答との関連が示唆されたSNPsについて、メダカの遺伝子アノテーションデータ、および各系統の全ゲノム配列データを利用して、遺伝子翻訳領域の塩基置換 (同義置換、非同義置換)、予測発現制御領域の塩基置換を解析している。さらに、遺伝子発現量の差異が応答性の違いをもたらしている可能性を検討するため、長日条件の脳についてRNAシーケンス解析を行い、日長応答が異なる系統間で発現量に違いがある遺伝子を探索している。
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| Strategy for Future Research Activity |
季節繁殖において日長測時と密接に関わる「臨界日長」「短日応答」の形質を制御する遺伝子同定に向けて、QTL解析で同定したゲノム領域に着目して候補遺伝子を特定し、機能解析を行う。QTL領域において、野生系統、近交系のSNPsを用いた「短日応答」の関連解析から、形質との関連が示唆されたSNPs、およびその近傍のindel変異を抽出する。それらの変異が遺伝子の翻訳領域、また予測される発現制御領域に存在するかどうかを調べ、変異の影響を検討する。さらに、既にデータを取得した長日条件の脳のRNAシーケンス解析の結果から、「短日応答」が異なる系統間で発現量が異なる遺伝子を検出する。「臨界日長」についてもQTL領域内に存在する遺伝子の多型解析を行う。また、短日条件の脳において、「臨界日長」が異なる系統間で発現量が異なる遺伝子を検出する。以上の多型解析と遺伝子発現解析から、候補遺伝子を絞り込む。
候補遺伝子について、発現部位、発現細胞をin situ hybridization法を用いて明らかにし、発現部位における発現動態をreal-time RT-PCR法により明らかにする。CRISPR/Cas9システムにより遺伝子欠損メダカを作出し、生殖腺発達、および遺伝子発現を指標として突然変異体の日長応答を解析し、野生型と比較する。以上の解析から、日長測時を制御する遺伝子を同定し、その機能を明らかにする。
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Research Products
(5 results)
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[Presentation] Forward genetic analysis of photoperiodic time measurement in Medaka, Oryzias latipes2016
Author(s)
Shinomiya A, Adachi D, Shimmura T, Nakatsukasa M, Nagano JA, Yasugi M, Naruse K, Yoshimura T
Organizer
The 64th NIBB Conference "Evolution of Seasonal Timers"
Place of Presentation
Okazaki Conference Center, Okazaki, Aichi
Year and Date
2016-04-22 – 2016-04-24
Int'l Joint Research
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