2016 Fiscal Year Research-status Report
エゾサンショウウオの表現型可塑性を引き起こす遺伝基盤とその進化過程
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16K18613
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
松波 雅俊 琉球大学, 医学部, 特命助教 (60632635)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 生態発生学 / 表現型可塑性 / 両生類 / サンショウウオ / 脳下垂体 / RNA-seq / RAD-seq / 系統地理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
表現型可塑性は，変動する環境の中で生物が生き抜くために重要なものである。エゾサンショウウオ(Hynobius retardatus)の幼生は表現型可塑性による形態の多型を示し、生態学の対象として研究が蓄積されてきた。しかし、実際に可塑性を引き起こす原因となる遺伝子については何も分かっていない。さらには、どのようにして本種が表現型可塑性を手に入れ、進化したかについても不明である。本申請課題では、本種を対象として次のことを明らかにすることを目的としている。①表現型変化を引き起こす内分泌系反応に関連する遺伝子の発現変動を解析し、生態学的環境に応答する可塑性の分子機構を解明する。②「形態」と「形態の可塑性」の地域間変異の研究と共同して、地域集団間の集団遺伝学的比較分析を行い、可塑的表現型進化のプロセスを明らかにする。
本年度は、上記の目的を達成するために以下の解析を行った。①表現型可塑性を引き起こす内分泌系の変化を明らかにするために脳下垂体を用いたトランスクリプトーム解析を行い、可塑性間で発現が変化するホルモン遺伝子を同定した。②マイクロサテライトマーカーを用いた系統地理学的解析と地域集団間の可塑性能力の比較、RAD-seqを用いたゲノムワイドでのSNPの同定をおこない、今後の可塑性の進化学的解析の基盤を構築した。
これらの成果の一部であるマイクロサテライトマーカーの解析を論文として報告した。また、研究成果を3件の招待講演で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本年の研究の結果、以下のような進展があり、計画は順調に進展していると言える。①脳下垂体に焦点を当てたトランスクリプトーム解析の結果、可塑性間で異なる発現変動を示す5つのペプチドホルモンが、可塑性の原因遺伝子の候補として同定された。これらのホルモンは可塑性の発現において非常に重要な役割を担っていると考えられる。②北海道内の５つの地域で卵の採集をおこない、同一の条件で攻撃型可塑性の形態変化を誘導した。形態測定の結果、集団に応じて、可塑的変化能力は異なることがあきらかになった。また、RAD-seqによる多型解析の結果、各集団は明瞭に異なる遺伝構造を持つことがわかり、可塑性はそれぞれの集団で独自に進化したことが示唆された。今後はこれらの成果の論文化を目指し、並行してさらに研究を進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度の研究成果により、今後の研究の基盤が構築された。次年度は、これらの成果を元に以下のような研究を遂行する予定である。①トランスクリプトーム解析の結果得られた可塑性間で異なる発現変動を示す5つのペプチドホルモンから、可塑性を引き起こす原因となる候補遺伝子を選別し、その可塑性発現における役割を解明する。機能解析には同じ有尾両生類であり、効率的に遺伝子の機能が解析できる種々の系が確立されているイベリアトゲイモリを用いる予定である。イベリアトゲイモリ幼生を用いて可塑性の誘導系の確立を目指し、さらにゲノム編集により候補遺伝子の機能を阻害する。これにより候補遺伝子の機能が明らかになり、表現型可塑性の分子基盤が解明されることが期待される。②RAD-seqによる多型解析の結果から各集団において自然選択を受けている座位に偏りがあれば、その領域を特定する。自然選択を受けている座位は、集団間の可塑性の違いと関係している可能性があるので、その領域に存在する遺伝子の機能を推定する。これまでの研究により既にエゾサンショウウオのトランスクリプトームデータを保有しているので，高い選択圧を受けている座位が遺伝子領域と一致すれば、可塑性の進化と相関する遺伝子を選別することができる。有力な候補遺伝子が見つかった場合、定量PCRを用いて可塑性誘導時に実際に遺伝子発現が上昇しているかを確認し、ゲノム編集による機能阻害実験を検討する。
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| Causes of Carryover |
今年度は大規模な塩基配列決定を予定していたが、これにかかる費用を予定より抑えることができたため、繰越金が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
今年度は、解析の結果得られた候補遺伝子の機能解析を中心に研究を進める。研究費は、ゲノム編集やホルモン投与による分子生物学実験を計画しているための消耗品費、論文掲載費用、サンプリング・国内学会での発表・共同研究者との打ち合わせの費用として、使用する予定である。
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[Presentation] Evolution of prey-induced phenotypic plasticity in the Hokkaido Salamander (Hynobius retardatus)2016
Author(s)
Masatoshi Matsunami, Jun Kitano, Osamu Kishida, Hirofumi Michimae, Atushi Nagano, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Naoki Osada, Toshinori Endo, Toru Miura, Kinya Nishimura
Organizer
22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
Place of Presentation
Okinawa (Japan)
Year and Date
2016-11-14 – 2016-11-19
Int'l Joint Research
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