2018 Fiscal Year Research-status Report
Genetic mechanism and evolution of achiasmy in Drosophila
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17K19430
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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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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2020-03-31
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| Keywords | 減数分裂 / 組換え / アキアズミー / ヘテロキアズミー / ショウジョウバエ / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
アキアズミーは、異形性染色体を持つ方の性で減数分裂組換えが全面的に抑制される現象で、性染色体が常染色体から進化する過程で必要な減数分裂組換え抑制のための一つのメカニズムと考えられている。本研究では、雄で減数分裂組換えが起こらないアカショウジョウバエと、その姉妹種で雄でも減数分裂組換えが起きるテングショウジョウバエを交雑し、両種のゲノムをいろいろな組み合わせで持つ雑種を作成し、それらについて減数分裂組換えの有無と精子形成過程のトランスクリプトームを比較することによって、アキアズミーの遺伝基盤を解明することを目的とする。
今年度は、テングショウジョウバエ雄の減数分裂組換え率を広範囲について調べるため、アカショウジョウバエNG3 系統のゲノム配列データを用いて第2 および第3 染色体の広範囲の領域に遺伝子マーカーを設定し、減数分裂組換え率を調べた。その結果、同じ系統間でも、正逆交配によって生じた個体の間で雄組換えの有無に違いがあることが分かった。
また、アカショウジョウバエとテングショウジョウバエのF1個体について、雌の組換え率を戻し交配個体の遺伝子型を用いて調べたところ、第2染色体のSurf4とCaBP1間で6.7%、第3染色体のGstS1とPgmの間で50%となり、アカショウジョウバエと同様の傾向を示した。この結果から、減数分裂組換えを司る遺伝子はアカショウジョウバエの方が優性で、昨年度確認したF1の雄で組換えが無いこととも共通した。
さらに今年度は、多数個体から一度にDNA抽出を行う方法を確立し、また、アカショウジョウバエ2系統、テングショウジョウバエ2系統の正逆交配によって得られる8通りのF1雄について精巣からRNAを抽出し、RNA-seqを行い、現在、データを解析中である。
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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
本研究では、アカショウジョウバエとテングショウジョウバエのF1およびいろいろな遺伝的構成の戻し交配個体について雄組換えの有無をゲノム全領域について調べ、雄組換えとそれを抑制するアキアズミーの分子メカニズムとその進化を明らかにすることを目的としているが、本年度は、ゲノム全領域に渡る24遺伝子をマーカーとして、ゲノム全般における組換え率の分布を調べる実験を行った。しかし、用いたテングショウジョウバエ系統の組合せでは雄組換えが起こらず当初の目的は達成できなかったが、同一の系統間でも正逆交配によって雄組換えの有無が異なるということを発見し、X染色体上に雄組換えの有無を決定する要因が存在することが分かった。
また、F1での雄組換えを調べるためには、戻し交雑によって得られる多数のBC1の遺伝子型を調べることが必要で、そのために時間と手間がかかることが判明したが、年度の後半にビーズ式破砕機を用いた短時間で多数個体のDNA抽出するための方法の開発に成功し、実験操作上の問題は解決されたため、今後の進展に大いに役立つ結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後も当初の研究計画を引き続き推進し、アカショウジョウバエとテングショウジョウバエにおける雄組換えとアキアズミーの分子メカニズムおよびその進化を明らかにする。2019年度は、まず2018年度に得られたアカショウジョウバエとテングショウジョウバエ、およびそれぞれ2系統ずつ正逆交配によって得られる8通りのF1について、雄の精巣のトランスクリプトームデータを解析し、雄組換えのあるテングショウジョウバエと雄組換えの無いアカショウジョウバエおよびF1の間で発現が異なる遺伝子を見つけ出す。さらに、2018年度に得られたテングショウジョウバエで正逆交配によって雄組換えの有無が異なる系統間のF1個体についても、RNA-seqによる精巣のトランスクリプトームの比較解析を行い、発現が異なる遺伝子を網羅的に見つけ出す。一方、テングショウジョウバエ亜群に属し、アカショウジョウバエとテングショウジョウバエの外群に位置するいくつかの種についても雄組換えの有無、およびRNA-seqによる精巣のトランスクリプトームの解析を行い。雄組換えと精巣トランスクリプトームの関連を調べる。これらの解析から候補遺伝子が得られた場合、強制発現やノックダウンによる検証も試みる予定である。
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| Causes of Carryover |
3月に予定していた実験について、必要な試薬の納品が間に合わなくなり、そのための物品費、およびそれを用いた実験を行うための研究補助員へ支払予定の人件費が繰り越さられる結果となった。
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