2018 Fiscal Year Research-status Report
Speciation as a by product of environmental adaptation
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18K06361
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| Research Institution | The Graduate University for Advanced Studies |
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Principal Investigator |
寺井 洋平 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教(特定有期雇用) (30432016)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宅野 将平 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教(特定有期雇用) (20547294)
藤村 衡至 新潟大学, 自然科学系, 助教 (90722140)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 適応 / 種分化 / シクリッド / スラウェシマカク / 視覚関連遺伝子 / 解毒関連遺伝子 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では環境への適応を遺伝子から明らかにし、繁殖に関わる形質の適応と、他の形質の適応がどちらも関わる複合的な種分化の機構を解明することを目的としている。本研究で扱う生物はシクリッドとマカクであり、これらの生物で適応と種分化に関わる遺伝子を特定し、その機能解析を行う。そして実際にどのように適応に関わるかを明らかにし、交雑個体の適応度もしくは繁殖成功率の低下を予測する。そして繁殖に関わる形質の適応と、他形質の適応のどちらも関わる複合的な、適応の副産物としての種分化の分子機構を明らかにする。
平成30年度、ヴィクトリア湖のシクリッドについては物理的な隔たりのない砂泥地に生息する２種を複数個体用いて集団ゲノム解析を行なっていたが、そこから適応に関わる遺伝子群が明らかになっていた。次いで、２種それぞれの生態と適応に関わると予測した遺伝子から、それぞれの遺伝子がどのように適応に関わり、お互いの遺伝子が関わりを持っているかを推測した。視覚に関する遺伝子についてはすでに機能解析を行なっていたので、実際に適応に関わるかも検証した。それらの結果、食性に関わる適応が複数の形質で起こり、それが生殖的隔離につながることで種分化が起きたことが考察された。この結果は論文として掲載した。
スラウェシマカクについては、Macaca nigrescensのサンプルをインドネシアの研究者と共同で収集した。それらサンプルとこれまでに収集していたM. tonkeana, M. hecki, M. nigraの個体と合わせて集団エキソーム解析を行った。この解析から複数の適応に関わる遺伝子が予測され、それらの中でも特に解毒関連遺伝子に着目した。この遺伝子の配列は種間で異なっており、アミノ酸配列も異なるため、タンパク質を産生して現在機能解析を行っている。
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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
本研究は概ね順調に進展していると考えている。以下にその理由を挙げる。
シクリッドについては、研究当初はどのように適応に関係しているか予想できなかった低酸素への適応関連遺伝子や腸内細菌叢の調節に関わる遺伝子などが適応に関連すると推測される遺伝子群にあったが、それぞれの種の生態や湖の環境などを詳しく調べることにより、ほぼ全ての遺伝子が適応に関係し、それぞれの遺伝子が司る適応形質が複合的に関連して、それぞれの種が形成され、その副産物として生殖的隔離が起きてきたことを明らかにできた。
スラウェシマカクについては、これまでの生態研究のデータからはそれぞれの種が異なる環境、もしくは食性に適応していることは知られていなかった。しかし、本研究の解析から解毒関連遺伝子が種間で完全に分化していることから、食性に関する適応があることが強く示唆された。また嗅覚関連遺伝子も種間で分化していることも食性の適応を支持する。通常、タンパク質の機能解析を行う際にはcDNAを用いて発現系によりタンパク質を産生するが、本研究ではサンプルの制限からスラウェシマカクのcDNAを入手することはできなかった。その代わりに６つのエキソン配列を結合させる方法により解毒関連遺伝子のタンパク質を産生することに成功した。今後、このタンパク質を用いた機能解析を行うことにより、それぞれの種の適応と生殖的隔離の機構を明らかにできると考えている。
以上のことから、本研究は概ね順調に進展していると考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
シクリッドについては、研究代表者と研究分担者がゲノム編集の技術をシクリッドで用いることを進めている。この技術により、機能を解析できなかった主観で分化している遺伝子の適応的な役割を明らかにする予定である。
スラウェシマカクに関しては、解毒関連遺伝子の機能解析を進め、また解毒のターゲットとなる物質を含む植生植物を調べる予定である。このような植物の分布の違いが、マカクの種の分布の境界に近い場所に存在すれば、植生への適応が種の分布を分けていることを明らかにできると考えている。また、4種の集団エキソーム解析をさらに進め、種の分化に関わる遺伝子をさらに多く明らかにし、それら遺伝子の機能解析を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
平成30年度はデータ解析と論文作成に費やしたため、タンパク質機能解析を多く行わなかった。また、国際学会での発表を別経費で行うことができたため、次年度に使用する研究費が生じた。令和元年度はタンパク質機能解析に多くの経費を使い、また国際学会での発表も決定しているため、持ち越した経費も含めて使用する予定である。
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