2017 Fiscal Year Annual Research Report
ホストを乗り換え永続するアイナメ属半クローンゲノムの起源と進化、遺伝子の特定まで
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17H03856
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
宗原 弘幸 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (80212249)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
荒井 克俊 北海道大学, 水産科学研究院, 特任教授 (00137902)
三木 玲香 (三木玲香) 東京農業大学, 生物資源ゲノム解析センター, 研究員 (30451842) [Withdrawn]
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 遺伝学 / 水産学 / ゲノム / 進化 / 染色体 / ハイブリドジェネシス / 魚類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は、３つのテーマの研究を進めた。１は、「父親ゲノムを削除する分子基盤の特定」で、増殖期の卵形成過程の組織観察で、純粋種と半クローンの相違を見出し、父親ゲノムの削除時期を推定した結果をもとに、父親削除に関わる発現変動遺伝子を探し出すためのトランスクリプトーム解析の準備をすることであった。卵原細胞の体細胞分裂中期以降に相違が観察されたことから、その時期の純粋種、純粋種間の人為交配F１雑種および半クローンの卵巣を取り出し、トランスクリプトーム解析を進めた。
２番目は、２系統の半クローンと母種スジアイナメを含む集団構造の成り立ちを解明するための野外調査で、クジメ系雑種とスジアイナメのホストスイッチが野外で実際に起こっていることを確かめた。スジアイナメの繁殖なわばりから採集した卵を核型とマイクロサテライトマーカーをツールに調べた結果、クジメ系雑種の一部がスジアイナメ雄と交配していることが分かった。このことから、半クローンゲノムの一部は、スジアイナメ集団に還元し、組み替えられて刷新することが分かり、半クローンゲノムの永続性を示す証拠が得られた。
３番目は、スジアイナメ集団に還元された半クローンゲノムがクジメと交雑し、新規ゲノムセットを持った半クローンの再現を試みる交配実験である。この実験の検証は、繁殖様式を調べて確認できることなので、成魚まで育成する必要があった。これでは時間がかかりすぎるので、動原体融合を遺伝マーカーとすることで、簡易な選抜方法の確立を試みた。今年度の予定は交配実験で候補を養成するまでであった。人工交配をできる親魚が成熟し交配したが、稚魚の育成が拙く、今年度は失敗した。次年度は、繁殖期の親魚の餌を野外の餌種に近づけ、再度実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本年度進めた３つのテーマのうち、３番目の「スジアイナメ集団に還元された半クローンゲノムがクジメと交雑し、新規ゲノムセットを持った半クローンの再現を試みる交配実験」において、人工交配する親魚が初回成熟のため、卵が小さく、稚魚の育成が上手くいかなかった。そのため「やや遅れている」という評価をした。しかし、３年間の研究計画においては、次年度成功すれば、全体としては当初の計画通りになると考えている。
もう一点、「父親ゲノムを削除する細胞周期の特定」についても、観察例が十分でなかったため、追試の観察を進める予定であるが、問題となる時期の推定はできたと判断した。この結果をもとに遺伝学的な実証のために、トランスクリプトーム解析を進めることにした。
上記２つは、順調とは言えない項目であるが、「２系統の半クローンと母種スジアイナメを含む集団構造の成り立ちを解明するための野外調査」は、当初の期待以上の成果が得られた。この結果については、すでに投稿論文の原稿はできあがり投稿中である。論文では、スジアイナメのなわばりで見つかったクジメ系雑種の卵と、以前の研究で得られたクジメのなわばりから見つかるクジメ系雑種の卵の比率を比較し、クジメ系雑種は、母種、父種と、同程度の頻度で交配することまでを明らかにできた。この結果は、半クローンゲノムの永続性を示す証拠となり、半クローンの系統寿命が理論よりも実際の野外集団では、桁違いに長いことを実証する成果と評価できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
30年度は、昨年度において未完であった、半クローンに関わる遺伝子の特定に関わる部分の研究を進める。また、人工交配で新規半クローンを再現する実験は、本研究の課題名「ホストを乗り換え永続するアイナメ属半クローンゲノムの起源と進化、遺伝子の特定まで」の根幹であるため、この部分も進める。
アイナメ属半クローンは、これまで知られている半クローン６生物タイプのうち、唯一の海産生物である。半クローンは個体数増殖速度が親種よりも速いため、２つの親種と共存する初期状態から、半クローンが増殖には必要とせず、競争関係にある母種を駆逐するまでの遷移期間は、生息域が狭い場合、短期間であると考えられている。アイナメ属の場合、海洋であるため、生息域が広く、局所的には母種が駆逐される遷移後の安定期であっても、半クローンのいない生息地で母種は存在し、半クローンゲノムが母種集団に還元し、組み替え世代を経て、半クローンゲノムがリニューアルし、長期間存続できる仮説が成り立つ。
以上から、リニューアルした半クローンゲノムの再現と野外におけるその証拠の獲得、および半クローンに関わる遺伝子の存在を実証する研究を推進する予定である。
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