2017 Fiscal Year Annual Research Report
急進的環境適応の遺伝基盤を解明する野外・室内実験進化オミックス
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17H01445
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| Research Institution | Tokyo Metropolitan University |
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Principal Investigator |
田村 浩一郎 首都大学東京, 理工学研究科, 教授 (00254144)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
和多田 正義 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (00210881)
野澤 昌文 首都大学東京, 理工学研究科, 助教 (50623534)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 低温耐性 / 低温順化 / 環境適応 / 進化 / ゲノム / 自然選択 / ショウジョウバエ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
台湾から日本に急速に分布を広げたアカショウジョウバエは、低温順化による低温耐性の向上がより顕著になっているが、低温順化に伴って発現量が変化する遺伝子は、種間、種内系統間でかなり異なることが分かっている。そこで本研究では、本種の急進的な温度適応は、(1)特定の限られた遺伝子の発現の変化によるものか、それとも多様な遺伝子が原因となりえるのか、(2)近年、急進的適応進化のモデルとして注目される“soft selective sweep from standing genetic variation”にあてはまるのか、の二つの疑問を解明することを目的とする。そのため、野外で実際に気候の変化によるアレル頻度の変化を調査する“in natura”ゲノム解析、研究室内の実験集団で低温耐性の人為選択を行い、ゲノムの変化を調べる“Evolve & Resequence”の、２種類の実験的手法を組み合わせて検証する。
初年度である本年度は、研究室内の実験集団と、低温耐性による人為選択の実験手法
を確立した。まず、台湾で採集した250系統を混合し、世代毎に約1000個体を次世代のための親として6世代、任意交配させた。得られた集団から選択実験集団、対照実験集団それぞれ5集団ずつ、集団毎に雌雄合わせて約1000個体を無作為抽出して作製した。選択実験集団については、約2000個体ずつ1℃、16~22時間の間で3段階の時間区分を設けて低温処理を行い、約半数が死亡した集団を中心に約1000個体を次世代の親として抽出し、本年度中に7世代、世代交代した。対照実験集団は、低温処理を行うこと無しにその他の条件は選択実験集団と同一として世代交代した。
野外集団の調査に関しては、秋の集団については十分な個体数が採集できたが、初夏の集団については試みたがほとんど採集できなかったため、比較解析はできなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
研究室内の実験集団を用いた人為選択実験に関しては、予定通り、選択実験集団、対照実験集団それぞれ5集団とも順調に世代交代を続けることができた。また、人為選択実験においては、最初の数世代は温度の制御が思うようにいかなかったが、最終的に正確に制御する方法を確立することができた。
一方、本年度は初夏の集団の採集は完全に失敗した。これまでの採集記録から、あまり多く採集できるとは期待されなかったが、期待を大きく下回る結果となり、次年度に大きな課題を残す結果となった。また、それに伴い日本集団、台湾集団のPool-seqによる遺伝的構成の解析は次年度に繰り越した。
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| Strategy for Future Research Activity |
研究室内の実験集団を用いた人為選択実験については、今後も予定通り進め、最終的に50世代までは世代交代毎に親となる成虫で低温選択を続け、それに伴うアレル頻度の変化を10世代毎にPool-seqによって調べる。また、低温選択に際して、集団毎の低温耐性も毎世代測定し、選択を行わない対照実験集団と比較する。
本年度失敗に終わった初夏の日本集団の採集については、次年度以降も引き続き挑戦してみる。一方、２年目となる本年度も初夏の集団を採集することができない場合、日本集団の遺伝的構成の年次変化や台湾と日本の集団間の連鎖不平衡を比較するなどの集団遺伝学的解析をゲノム規模で行い、台湾から日本への移住に際し自然選択が関与したかどうかの検証を行う計画に切り替える。
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