2018 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 / 実験進化 / ゲノム / 人為選択 / 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先行研究で分かった。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、台湾と日本の集団の間でゲノム配列データを比較し、台湾から日本への分布拡大に伴うアレル頻度の変化を明らかにするとともに、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”によって、その再現性を検証する。
本年度は、実験集団を用いた低温耐性による人為選択実験が25世代まで完了し、11世代目、21世代目において、人為選択集団、対照実験集団それぞれ5集団ずつ合計10集団について、100G塩基対スケールのゲノム配列データをPool-seq法によって得た。現在、配列データの解析中で、21世代目までに人為選択によってどのようなアレル頻度の変化が生じたのかは明らかになっていないが、13代目以降、人為選択集団は対照実験集団に比較して統計学的に有意な低温耐性の向上が、1℃における生存時間の差として検出された。一方、野外集団の調査に関しては、昨年同様、初夏の集団の採集は成功しなかったが、秋の集団については十分な個体数を採集し、合計70単一雌系統の確立に成功した。その中50系統について系統ごとに10G塩基対スケールのゲノムリシーケンスを行った。
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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
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、13世代目以降、人為選択による低温耐性の向上の効果を確認することができた。さらに、11世代目、21世代目の集団に関しては、Pool-seqによって予定量のゲノム配列データの獲得に成功した。
一方、昨年度同様、本年度も初夏の集団の採集は失敗した。しかし、代替実験として、台湾と日本の集団間でアレル頻度、連鎖不平衡をゲノムスケールで比較するための準備として、日本集団由来の単一雌系統を70系統確立し、その中の50系統について系統ごとに10G塩基対スケールのゲノムリシーケンスを行うことができた。得られたデータは次年度以降に詳細に解析する予定である。
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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、2018年度末に25世代目に達し、年度内に11世代目および21世代目のゲノム配列をPool-seqによって集団単位で決定した。2019年度は、これらの配列データの解析を行い、31世代目のデータも得る。そして、今後も人為選択実験は予定通り進め、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によって調べる予定である。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、人為選択を行わない対照実験集団と比較する。
昨年度失敗に終わった初夏の日本集団の採集については、今年度も挑戦してみたが、初夏に十分量のハエを採集することはできなかった。そこで、本年度は、その場合の代替案として、昨年度計画したように秋の集団をターゲットに採集を行い、約70系統の単一雌系統を確立し、その中の50系統について系統ごとに10G塩基対スケールのゲノムリシーケンスを行った。今後は、これらのゲノム配列データを用いて集団遺伝学的解析を行い、台湾から日本への分布拡大に伴った遺伝的構成の変化を明らかにし、その原動力として自然選択が関与したかどうかの検証をゲノム規模で行う。
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