Super high-diversity of Arthropoda: A perspective from the foundation of evolutionary spermology

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K04146
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 神谷 隆宏 金沢大学, 地球社会基盤学系, 教授 (80194976)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小沢 広和 日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (20632045) ; Smith Robin 滋賀県立琵琶湖博物館, 研究部, 専門学芸員 (70416204) ; 蛭田 眞平 独立行政法人国立科学博物館, 分子生物多様性研究資料センター, 特定非常勤研究員 (80624642)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 精子形態 / 貝形虫 / 種分化 / 生殖的隔離

Outline of Annual Research Achievements

Cythere上科貝形虫およびBairdia上科貝形虫の精子に関する以下のような新知見を得た。
Cythere上科Xestoleberis属の１亜属ともいえるX. setouchiensisグループの日本周辺に分布する５種（そのうちの３種は今回の調査で発見された未記載種；５種は極近縁または直接的な祖先・子孫関係にある）の精子形態を調べ、背甲及び軟体部形態の分岐分類学的解析に基づく系統の上に載せて、精子形態変化の方向性と程度を調べた。その結果、系統は、X. sp.1→X. sp.2→X. sp.3→X. setouchiensisと進むにつれ、精子の形態（縦横比＝縦／横）は一方的に大きくなること、それに対し精子のサイズ（長さ）は減少してから増加するという変化を示すこと、形態とサイズのいずれもが顕著な種間差を持つことが示された。
またCythere上科Loxoconcha属の１グループであるL. uranouchiensisグループ３種（これらも直接的祖先・子孫関係にある）の精子形態を調べた結果、３種とも基本的な形態は類似した。ただし異所的に分布するLarge-type種（黒潮系種）とProto-type種（対馬暖流系種）はほぼ同じ長さの精子を持つのに対し、Large-type種と共産するPedomorphic-type種は明瞭に短い（約70%）精子を持つ。
以上２つのCythere上科貝形虫観察結果は精子形態が種分化に重要な役割を果たしている可能性を示唆した。
一方、Bairdia上科貝形虫Neonesidea属に属する５種（sp. Aとsp. Gは対馬暖流系種、sp. C, sp. D, sp.Nは黒潮系種）の精子形態は対馬暖流系種２種と黒潮系種３種の間で形態的特徴が異なり、Bairdia上科貝形虫の精子形態が種分化に役割を果たしているという知見は得られなかった。

Current Status of Research Progress

1: Research has progressed more than it was originally planned.

Reason

研究課題に着手した１年目に、目的の一つとした「貝形虫精子形態の差が極近縁種間の生殖的隔離の一因となった」という仮説をサポートする強い状況証拠が得られた。この観察事実が種多様性が抜群に高いCythere上科貝形虫において複数確認され、一方Bairdia上科貝形虫においては認められなかったことは仮説成立の強力なデータである。

Strategy for Future Research Activity

精子形態を解析・比較した近縁な種グループの系統をDNA解析から見積り、検証したい。
精子形態の違いが実際に受精の妨げになるかどうかの実験を試みたい。

Causes of Carryover

コロナ禍に置いて、当初計画した現地調査などがスムーズに進まなかったため。