How might allotetraploidization occur in the metazoan? A challenge to make it happen.

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 18K19327
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 平良 眞規 中央大学, 理工学部, 共同研究員 (60150083)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 近藤 真理子 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任研究員 (70372414) ; 原本 悦和 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30540869) ; 荻野 肇 広島大学, 両生類研究センター, 教授 (10273856) ; 浅川 修一 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30231872)
• Project Period (FY): 2018-06-29 – 2023-03-31
• Keywords: 異質倍数体 / 精子形成 / 種間雑種 / アフリカツメガエル / キタアフリカツメガエル

Outline of Annual Research Achievements

異質倍数化は種間雑種における全ゲノム倍化により起こる。それを実験的に起こさせることで、自然界で起こった異質倍数化がどのようなものであったか、またそれにより遺伝子レベルでどのような変化が生じ、それにより親種由来のそれぞれのサブゲノムにどのような変化が起こるかを解析するのが本研究の目的である。種間雑種後の全ゲノム倍化の時期として２つの可能性が考えられる。１つは種間雑種の受精卵における全ゲノム倍化であり、この場合は受精卵の段階で既に異質倍数体でありそれ発生した個体は異質倍数体となる。２つ目の可能性は種間雑種が成体になり、その生殖細胞で減数分裂が正常に行われずに非減数分裂精子か卵子が形成され、それらが受精することで異質倍数体となることである。2019年度はこの２つの可能性について検討した。（１）第一の可能性の検討。X. laevis卵とX. borealis精子を受精させ、低温処理によりDNA複製後の第一卵割を阻害し全ゲノム倍数化を試みた。複数回実験を繰り返し、発生したオタマジャクシの尾を切断しその再生芽の細胞分裂像を観察した結果、１匹に倍数化した染色体像が認められた。例数がまだ１であるが可能性を示せた点で重要結果を得た。
（２）第二の可能性の検討。既に作成されているlaevis-borealisの雑種個体から精巣を摘出して大きさを測定し、ついで精子形成が行われているかを切片観察で検討した。精巣の大きさは、X. laevisの精巣と比べて小さく、また精子の数も非常に少ないことが示された。雑種個体の精巣が未成熟である可能性を考え性腺刺激ホルモン処理を行ったところ精巣の大きさは大きくなったが、精子数は少ないままであった。このことは雑種個体の精巣で減数分裂異常が起きることで精子形成が抑制されていることが考えられた。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

X. laevisとX. borealisは、のちの遺伝子解析を考えて共に近交系を使っているが、X. laevis近交系のJ系統からは、良質の卵を得ることが難しく、したがって沢山の受精卵を得ることができず、例数を増やすことができなかったため。X. borealis近交系のB系統は元々個体数が少なくそれを増やす段階から始めたので実験に供する数に限りがあり、これも実験の例数を増やせない要因となった。いずれも現在は改善している。

Strategy for Future Research Activity

第一の可能性の検討としては、X. laevis近交系のJ系統とX. borealis近交系のB系統の個体数も増えたので、これから実験回数を増やして、異質倍数体となる例数を増やすことがまず第一に必要である。継いで、それらの個体での卵子と精子の形成能について検討し、かつ両者が受精可能であるかを検討する。もし受精するようであればカエルまで発生するかを検討することで、異質倍数体の繁殖能力を調べる。
第二の可能性の検討では、コントロールとしてX. borealisの精巣における精子形成を切片観察する。これにより親種の二種と雑種個体との違いを明らかにする。雑種個体では精子形成が減少していたが、被減数分裂しない精子を形成している可能性があり、組織化学的にDNA量を測定する方法を試みる。
雑種個体と異質倍数体における遺伝子発現をRNA-seq法を用いて解析するための準備段階として、X. borealis成体の各臓器からRNAを抽出してRNA-seqデータを取得し解析する。

Causes of Carryover

研究員と技術員を雇用する予定であったが、適任者がなかなか見つからなかったため、人件費が次年度に繰り越されたため。