2016 Fiscal Year Research-status Report
性スイッチ遺伝子発現量と社会的地位への応答進化の統合：魚類性転換機構の解明
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16K18624
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| Research Institution | Kanagawa University |
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Principal Investigator |
山口 幸 神奈川大学, 工学部, 助教 (20709191)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | ホルモンダイナミックス / アロマターゼ / 双方向性転換 / 社会的地位 / 遺伝子発現 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、魚類の性転換現象に焦点をあて、生物の表現型適応の進化機構を、遺伝子発現・生理的機構に着目しモデル化する。生理学・分子生物学と生態学・行動学をつなぐ新しいアプローチを確立することが目的である。以下の２つのことを明らかにした。
[1]ホルモン－酵素動態がもたらす双方向性転換にかかる時間非対称性
双方向性転換では、一般的に雄から雌への方向には長く時間がかかる傾向がある。この問いに答えるために、性を制御するホルモンと酵素アロマターゼの動態をモデル化した。また進化生態学における適応を取り入れ、性転換にかかる時間がもたらす適応度の損失を考慮した。その結果、一夫多妻の場合、雄は多数の雌の産む卵を独占的に授精するので、雄としての機能開始遅れが重要になり、アロマターゼの分解速度を上昇させて、雄への性転換時間を早めることがわかった。一方、一夫一妻の場合、アロマターゼの分解速度は速くならず、雄化時間と雌化時間はほぼ等しくなることがわかった。以上の議論は、サイズ有利性モデルのような至近要因を考慮しない既存の進化生態学モデルではできなかった予測である。
[2]双方向性転換魚における両性生殖線の進化条件
双方向性転換の生殖腺構造は２タイプが知られている。ほとんどの種では、機能的性の生殖腺のみを持ち、性転換時に他方の性の生殖腺へと作り替える。一方ベニハゼ属などでは常に卵巣と精巣の両方を持つ（両性生殖線）。両性生殖線を持つ利益は、社会的状況が変化した時、すぐに性転換を完了でき、繁殖活動に遅れが生じないという点である。しかしその維持にはコストがかかり、繁殖成功の損失が生じるだろう。両性生殖線の維持が有利になるのはどのような時か、簡単なマルコフ連鎖モデルで説明した。その結果、社会的状況が頻繁に変化する時は雌雄両方が両性生殖線を持ち、社会的状況が変化しにくい時は機能的性の生殖腺しか持たないことがわかった。
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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
研究実績の概要「[2]双方向性転換魚における両性生殖線の進化条件」は平成２８年度の当初の研究計画では予定していなかった研究で、生殖腺の形態学と進化生態学を結びつけた新たな研究である。実績の概要[1]および[2]の研究は国際誌に掲載され、計画以上に研究が進んでいると言える。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、性転換の双方向性と一方向性がどのようにして生じるのかを、アロマターゼ遺伝子発現および性ホルモンのダイナミックスから明らかにする。性転換魚における遺伝子発現・生理学的基盤と進化生態学的知見（社会的地位による性転換タイミングおよび方向の決定）を結びつける包括的モデルの作成をおこなう。
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| Causes of Carryover |
当該年度予定していた海外出張が延期になったため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
延期になった海外出張を次年度おこなうため、その旅費にあてる。
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