広塩性モデル魚メダカを用いた、適応的進化の分子基盤の解明

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K14740
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 高木 亙 東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (90755307)
• Project Period (FY): 2018-04-01 – 2021-03-31
• Keywords: エピジェネティクス / 進化 / RNA-seq / ATAC-seq

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、多様な水圏環境に生息する真骨魚類の海水適応メカニズムについて、その背景にあるエピジェネティックな制御機構と、親世代での海水経験が次世代に及ぼす影響を解明することである。先行研究で一世代のうちに海水を経験したメダカは、そうでない個体と比べて海水への適応能が向上することが明らかになっているが、その背景にあるメカニズムは全くわかっていない。海水を経験した個体の遺伝子発現及びそれに伴うエピジェネティックな機構を理解するため、2019年度にはd-rR系統を用いて、親世代におけるRNA-seq、ATAC-seqライブラリを作製し、海水経験時に変化する遺伝子発現及びオープンクロマチン領域の同定を目的としたシーケンスを行った。先行研究と同様、海水を一時的に経験したメダカは経験していない個体よりも海水での生残率が有意に高いことを確認している。現在RNA-seq、ATAC-seqデータを解析中であり、それらを統合することで、これまで不明であった海水適応を可能にする分子メカニズムや、その背景にあるエピジェネティック機構の理解が大きく進むだろう。スクリーニングされた標的遺伝子やゲノム領域については、血漿サンプルや凍結・固定組織を用いた解析を予定している。同時に子世代についても同様のサンプリング・ライブラリ作製の準備を進めており、親子二世代の解析を通して、多様な水圏環境へ進出し、繁栄してきた真骨魚の進化プロセスの一端を明らかにできるのではないかと期待している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

2018年度に実験個体として用いていたHd-rRII1系統は海水適応能が著しく低く、実験に用いる系統をHd-rRII1系統に変更したことでやや遅れが生じている。2019年度はd-rR系統を用いて実験に必要な個体数を確保し、海水経験飼育実験ならびにサンプリングを行った。①海水環境での飼育個体、②海水経験後の淡水飼育個体、及びそれぞれの実験に対する対照群個体の計4群(N=6)のRNA-seq、ATAC-seqライブラリを準備し、第一世代での鰓組織における各シーケンスデータを得ることができた。現在それぞれのデータを個別に解析している。現在第二世代の飼育を継続しており、第一世代と同様の実験を行う予定である。

Strategy for Future Research Activity

既に受託シーケンスを完了しており、現在それぞれのデータを個別に解析している。解析の標的となる遺伝子スクリーニングを行い、それらを統合することで海水経験時における遺伝子発現とその背景にあるエピジェネティック機構の存在を明らかにする予定である。同時に飼育実験による生残率の測定、生理データの収集、各遺伝子のqPCR解析による検証を進める予定である。

Causes of Carryover

2018年度に実験に使用する予定であった系統を変更し、遅れが生じたため、2019年度は2018年度使用額と合わせて解析をおこなった。計画の遅れから、子世代の解析にまで至っておらず、2019年度使用額の一部を次年度にも組み込み、当初の計画通りの全ての解析を完了する予定である。