等脚目キクイムシ属の食性多様性と種分化および消化酵素系の適応

2019 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K06822
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 朝川 毅守 千葉大学, 大学院理学研究院, 講師 (50213682)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 種分化 / 生態的種分化 / 適応 / Limnoria / 等脚類 / 系統地理

Outline of Annual Research Achievements

海藻食キクイムシ(Limnoria)の多様性に関して，昨年度までに採集されたサンプルと合わせ，国内15都道府県からサンプルを採集し，ミトコンドリアのCOI領域の塩基配列を決定し，系統解析を行った．採集は千葉県鴨川市の予備調査によりキクイムシが確認された，褐藻類のアラメ属，ウミウチワ属，ホンダワラ属を中心に，類似のカジメ属やコンブ属などを網羅的に採集し，キクイムシの捜索をおこなった．
系統解析の結果おおむね食藻と海域に対応した単系統群が認識された．基部の分岐は主にアカモク以外のホンダワラ属を食藻とする群とそれ以外の群に分かれる．前者は太平洋側の群と日本海側の群に分かれるが，ウミウチワ属を食藻とする沖縄県の個体も含まれる．後者は太平洋側のアラメ属を食藻とする群と，日本海側のアラメ属または全国のウミウチワ属及びアカモクを食藻とする群に分かれる．前者の太平洋側のアラメを食藻とする群は，さらにアラメを食藻とする群と，サガラメを食藻とする群に分かれた．後者は太平洋側の群と日本海側の群に分かれたが，太平洋側はウミウチワ属とアカモクを食藻とするのに対して，日本海側はアラメとウミウチワ属とアカモクを食藻とするものが混在した．塩基配列データと系統樹に基づき種認識解析と分岐点における食藻の推定を試み，暫定的な結果は得られた．
消化酵素のRNA解析に関して，太平洋側のウミウチワを食藻とするLimnoria furcaを大量に採集し，RNAの抽出方法を検討した，解剖により中腸腺の摘出を試みたが，体サイズが小さく現実的ではないことが明らかになったため，全体からRNAを抽出する方法を検討した．RNAの抽出は成功したものの十分量を得るためには数百個体が必要であることが分かった．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

海藻食キクイムシ(Limnoria)の多様性に関して，全国を網羅する範囲でのサンプル採集を完了し，各地の各海藻を食藻とする個体についてミトコンドリアのCOIの塩基配列を決定し，系統解析を行うことができた．ここまでの結果は成果として十分な精度があり，当初の計画以上の進展といえる．この中の各系統の代表個体を用いて各種の各遺伝子の配列決定と系統情報の検討を進めており，核遺伝子の基ずく系統解析の準備も整った．
種認識解析及び分岐点の食藻の推定に関して暫定的な結果を出すことに成功し，適用方法の検討を進めることができた．核遺伝子のデータが出れば，検討した手法を適用し，解析を進めることができる．
消化酵素のRNA解析に関しては，当初解剖により中腸腺を摘出してRNAを抽出する予定であったが，個体サイズが体長2㎜程度しかなく，必要量の数百個体から摘出することは現実的ではないことが判明した．このため，解剖は行わずに全体からRNAを抽出する方法を検討し，プロトコルを完成させた．大量のサンプルを用いることでRNA解析が進められる．
以上の成果は，おおむね当初の計画通りであｒ．

Strategy for Future Research Activity

これまで，国内15都道府県からサンプルを採集し，ミトコンドリアのCOI領域の塩基配列を決定し，系統解析を行うことができた．既存のサンプルについては十分な解析ができたので，今後核遺伝子について同様の解析を行う．また，これまで採集されていない地域のうち，特に重要度が高いと思われる地域について調査を行い，海藻食のキクイムシを探索する必要がある．
ミトコンドリア遺伝子に基ずく系統解析と核遺伝子に基ずく系統解析を行い，種認識解析と分岐点の食藻変遷過程の推定を行う．このうち食藻変遷過程の推定に関しては，解析方法や条件についてもう少し検討する必要があるので，これを含めて今後検討する．また，同じ手法で，分岐点の祖先生息海域の変遷の推定や，食藻と海域を合わせた推定を行ってゆく．
消化酵素のRNA解析に関しては，RNA抽出方法のプロトコルが完成したので，これに基ずき大量のサンプルを用いて抽出を行い，RNA-seq解析を行う．Limnoria furcaは7月ー8月に大量に採集できる可能性があるので，その時期に大量のサンプルを採集し実験を進める．
以上の解析により，食藻のすみわけによるキクイムシの種分化過程と海藻を食藻とすることによる消化酵素の適応について明らかにする．