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2020 Fiscal Year Annual Research Report

生活史戦略の改変と多様化をもたらす分子遺伝基盤

Research Project

Project/Area Number 19H03277
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

石川 麻乃  東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (20722101)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山崎 曜  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 助教 (40816021)
北野 潤  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (80346105)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2022-03-31
Keywords季節性繁殖
Outline of Annual Research Achievements

生物の生活史戦略は、多くの形質が統合されて成立する複雑な形質群である。一方、この生活史戦略は適応度に直接的に影響するため、環境に応じて近縁種/集団間で迅速に分化する。このことは、多形質を同時並行的に変化させ、生活史戦略を劇的に変える原因変異が存在することを示唆しているが、このような原因変異の同定や、それらの各変異の生理的機能や適応度への貢献度、また変異の起源や動態の検証は進んでいなかった。そこで、本研究では、集団間で異なる季節性生活史を複数進化させてきたトゲウオ科イトヨを用いて、これらを解明した。まず、私たちが近年、淡水進出したイトヨで複数回独立に季節性繁殖の進化に寄与することを明らかにした甲状腺刺激ホルモンTSHb2について、その応答性の変化をもたらす遺伝子座(TSHb2 eQTL)が、繁殖形質や成長形質、それらを司るホルモン動態の変化にもたらす効果を定量化した。この結果、シス制御領域の変化により、このTSHb2の応答性の進化が生じている北米集団では、TSHb2 eQTLが、オスでは性ステロイドホルモン、精巣発達、腎臓発達の違いに、メスでは卵巣発達、肝臓発達、筋肉の発達の違いに、多面的に寄与することが分かった。このシス変異は潜性であり、北米の複数の淡水集団に共有されていた。一方で、トランス因子の変異によってTSHb2の応答性の進化が生じている日本集団では、その直接的な貢献が精巣発達に見られた。このトランス変異は顕性であり、他集団との遺伝的交流がない日本の淡水集団で、新規変異として固定されやすかったと考えられた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和2年12月までに、事前準備、北米、日本の海型集団の採集を行い、 令和3年3月までに、表現型の解析、成果の取りまとめを行う予定であったが、新型コロナウイルス感染症により、海型集団の採集が困難になったため、繰越を行なった。

Strategy for Future Research Activity

日長条件が下垂体で感受されるか、それ以外の部位で感受されるのかを検証するため、下垂体を短期培養し、日長条件を変化させる。また、短日条件下の海型の下垂体の一細胞RNAシークエンスを行い、下垂体でTSHb2を発現する細胞群の細胞数や特徴、TSHb2の上流因子を探索する。

  • Research Products

    (12 results)

All 2022 2021 2020

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 6 results) Presentation (3 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Construction of a chromosome-level Japanese stickleback species genome using ultra-dense linkage analysis with single-cell sperm sequencing.2022

    • Author(s)
      Yoshitake K, Ishikawa A, Yonezawa R, Kinoshita S, Kitano J, and Asakawa S.
    • Journal Title

      NAR Genomics and Bioinformatics

      Volume: - Pages: -

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Convergent copy number increase of genes associated with freshwater colonisation in fishes2022

    • Author(s)
      Ishikawa A, Yamanouchi S, Iwasaki W, and Kitano J.
    • Journal Title

      Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences

      Volume: - Pages: -

  • [Journal Article] Genetic basis for variation in the number of cephalic pores in a hybrid zone between closely related species of goby, <i>Gymnogobius breunigii</i> and <i>Gymnogobius castaneus</i>2021

    • Author(s)
      Kakioka Ryo、Kume Manabu、Ishikawa Asano、Ansai Satoshi、Hosoki Takuya K、Yamasaki Yo Y、Nagano Atsushi J、Toyoda Atsushi、Kitano Jun
    • Journal Title

      Biological Journal of the Linnean Society

      Volume: 133 Pages: 143~154

    • DOI

      10.1093/biolinnean/blab033

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] The evolutionary ecology of fatty‐acid variation: Implications for consumer adaptation and diversification2021

    • Author(s)
      Twining Cornelia W.、Bernhardt Joey R.、Derry Alison M.、Hudson Cameron M.、Ishikawa Asano、Kabeya Naoki、Kainz Martin J.、Kitano Jun、Kowarik Carmen、Ladd Sarah Nemiah、Leal Miguel C.、Scharnweber Kristin、Shipley Jeremy R.、Matthews Blake
    • Journal Title

      Ecology Letters

      Volume: 24 Pages: 1709~1731

    • DOI

      10.1111/ele.13771

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Copy number variation of a fatty acid desaturase gene <i>Fads2</i> associated with ecological divergence in freshwater stickleback populations2021

    • Author(s)
      Ishikawa Asano、Stuart Yoel E.、Bolnick Daniel I.、Kitano Jun
    • Journal Title

      Biology Letters

      Volume: 17 Pages: 20210204

    • DOI

      10.1098/rsbl.2021.0204

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Differences in the contributions of sex linkage and androgen regulation to sex‐biased gene expression in juvenile and adult sticklebacks2020

    • Author(s)
      Kitano Jun、Kakioka Ryo、Ishikawa Asano、Toyoda Atsushi、Kusakabe Makoto
    • Journal Title

      Journal of Evolutionary Biology

      Volume: 33 Pages: 1129~1138

    • DOI

      10.1111/jeb.13662

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Diversity in reproductive seasonality in the three-spined stickleback, <i>Gasterosteus aculeatus</i>2020

    • Author(s)
      Ishikawa Asano、Kitano Jun
    • Journal Title

      Journal of Experimental Biology

      Volume: 223 Pages: jeb208975

    • DOI

      10.1242/jeb.208975

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Multiple waves of freshwater colonization of the three-spined stickleback in the Japanese Archipelago2020

    • Author(s)
      Kakioka Ryo、Mori Seiichi、Kokita Tomoyuki、Hosoki Takuya K.、Nagano Atsushi J.、Ishikawa Asano、Kume Manabu、Toyoda Atsushi、Kitano Jun
    • Journal Title

      BMC Evolutionary Biology

      Volume: 20 Pages: 143

    • DOI

      10.1186/s12862-020-01713-5

  • [Journal Article] Patterns of genomic divergence and introgression between Japanese stickleback species with overlapping breeding habitats2020

    • Author(s)
      Ravinet Mark、Kume Manabu、Ishikawa Asano、Kitano Jun
    • Journal Title

      Journal of Evolutionary Biology

      Volume: 34 Pages: 114~127

    • DOI

      10.1111/jeb.13664

  • [Presentation] トゲウオから探る生活史の収斂進化の鍵遺伝子2020

    • Author(s)
      石川 麻乃
    • Organizer
      第52回種生物学会シンポジウム
    • Invited
  • [Presentation] Molecular genetic mechanisms underlying convergent evolution of life-history traits in sticklebacks2020

    • Author(s)
      Ishikawa A
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会
    • Invited
  • [Presentation] 生活史の適応進化を生む分子遺伝機構 ー変異/遺伝子、生理、適応度を繋ぐー2020

    • Author(s)
      石川 麻乃
    • Organizer
      第66回日本生態学会
    • Invited

URL: 

Published: 2022-12-28  

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