2016 Fiscal Year Annual Research Report
緑藻に新たに発見した生活史経路に着目して性差の起源を探る
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16H04839
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
富樫 辰也 千葉大学, 海洋バイオシステム研究センター, 教授 (70345007)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 異型配偶 / 性淘汰 / 性的二型 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
性淘汰を通して、多くの生物に見られる形態的・行動的な性的二型は進化した。これらの性差を進化させる原因を突き詰めていくと、雌雄の間にある配偶子のサイズの違いに辿り着く。このため、性差の起源を明らかにするためには、これまでの研究代表者(富樫)らによる理論研究などによって雌雄の配偶子サイズの進化に決定的な影響を与えることがわかっていながら未だ実際の生物において検証が行われていない重要課題である接合子のサイズとその適応度の間にある定量的な関係を実験によって明らかにしようとするものである。我々は以下に示す様々な利点から海産の緑色藻類であるエゾヒトエグサを用いてこの問題に取り組んでいるが、本研究では、接合子からこれまで知られていた単細胞で微視的な胞子体に加えて、我々が先に行った多細胞で巨視的な多細胞体が発生するという新しい発見に基づいてこの問題に新しい切り口で迫る。
平成２８年度は、研究計画に則って、我々のこれまでの研究によって、野外での配偶子生産のスケジュールならびに配偶子の放出機構、放出された配偶子の走光性行動などが詳細に明らかになっている北海道室蘭市のエゾヒトエグサ(Monostroma angicava)を用いて実験を行った。配偶子形成が完了した直後の配偶体を採集した。我々のこれまでの研究から、本種の配偶子は細胞が同調的な等分割を繰り返しながら形成されることがわかっている。我々は、様々なサイズの配偶子を雌雄で組み合わせることによってサイズの異なる接合子の系列を作製し、その適応度を計測しようとしている。今年度は、この配偶子形成過程における細胞分裂の回数とその出発点となる配偶子嚢のサイズを詳細に調べることによって、本種にこれまでも知られていた配偶子サイズの種内における大きなバラつきが後者に起因していることを明らかにすることが出来た。
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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
接合子のサイズと適応度の関係は、性差の進化を理解するための鍵となる。具体的な疑問点は２つに分けることが出来る：１）雄性配偶子の資源はどの程度接合子の適応度の向上に寄与するか？２）大きな接合子は適応度も高いのか？ところが、多くの生物でこの疑問点の解明は極めて困難となっている。その主な理由は以下のような点にある：A）雌雄の配偶子が接合せずに発生できないため、雌雄の配偶子が有する資源がそれぞれ接合子の適応度にどれだけ寄与するかを分けて測定することができない；B）雌雄の配偶子のサイズが固定され、同一種内でサイズの異なる接合子を実験的に作ることができない；C）次世代の子供の数が多過ぎるたり、もしくは次世代時間が長過ぎるため適応度を計測することが事実上できない。これに対して、本研究では、研究代表者（富樫）らによるこれまでの研究によって明らかになってきたエゾヒトエグサが有する以下の有利な性質を利用してサイズの異なる配偶子と接合子の系列を作成し、上記の疑問点に答えるための実験系を構築した：a) 雌雄の配偶子はどちらも単為発生能することが出来る；b) 配偶子のサイズに種内で大きなバラつきが見られる；c) 胞子体が全実性で微視的であるため、次世代の子供の数（配偶体数）を計数することが出来る。本研究では、現在までに配偶子形成過程における同調的な細胞分裂の回数と配偶子嚢のサイズの関係を詳細に調べることによって、本種にこれまでも知られていた配偶子サイズの種内における大きなバラつきが配偶子嚢のサイズのバラつきに起因していることを明らかに出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
これまでに我々が得た知見を基にして、研究分担者（吉村）ならびに研究協力者らと協力しながら、研究計画に基づいて、引き続き海産緑藻エゾヒトエグサを用いて定量的なデータ収集を進める：1) 雄性配偶子が有する資源は接合子のどの程度適応度の向上に役立つか？；2) 接合子のサイズが大きい接合子ほどより適応度が高いか？（シグモイド型の関数になるか？）。これまでに、我々は、本種において、配偶子は同調的に起こる等分割による細胞分裂によって単核の栄養細胞から形成され、雌雄でこの分裂回数に違いがあるだけでなく、雌雄ともにこの配偶子形成過程における細胞分裂回数と配偶子嚢のサイズにばらつきがあることを明らかにしてきた。さらに本研究によって、これまでにこのうち配偶子嚢のサイズのバラつきがさまざまなサイズの配偶子を作り出していることを明らかにしてきた。今後の研究では、配偶子に単為発生を許し、そのサイズと胞子体ならびに配偶体への発生率の関係ならびにそれぞれ次世代の子供の数を計数する。同様に、サイズの異なる配偶子を雌雄で組み合わせることによって、実験的にサイズの異なる接合子の系列を作製する。これらを人工気象器を用いることによって生育条件を制御しながら培養実験しながら、接合子を胞子体ならびに多細胞体に発生させて、接合子のサイズとそれぞれの発生率の関係ならびに、それぞれ次世代の子供の数を計数する。集められたデータは、主として最新の統計モデリングの手法を用いて解析する。これによって、上述の疑問に答えていくことを目指す。
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