種間交雑時に交尾器不適合を引き起こす遺伝的実体の解明

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 20K06771
• Research Institution: Tokyo Metropolitan University
• Principal Investigator: 田中 健太郎 東京都立大学, 理学研究科, 特任研究員 (30774129)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 形態進化 / ショウジョウバエ / 交尾器

Outline of Annual Research Achievements

種間交雑時に生じる交尾器不適合は種と種を隔てる生殖的隔離の一端を担っている。これまでの研究から，性選択や性的対立によって交尾器形態が種固有の進化を遂げた結果，その副産物として種と種の間に交尾器不適合が生じているという考えが広く受け入れられているが，実際に，どの遺伝子が，どのように交尾器不適合を引き起こしているのかは未だ不明な点が多い。
近縁種であるオナジショウジョウバエとモーリシャスショウジョウバエは研究室環境下で雑種を作成することが可能である。原因遺伝子を同定する際に従来の研究では、戻し交配をおこなうことで得られるマッピング集団を用いた遺伝子型表現型の関連を先ず明らかにする流れが主流であった。しかしながら従来の手法では多くの場合で遺伝子の絞り込みに時間と投力がかかるといったデメリットもあった。そこで本研究では、雑種個体で観察される異なる種由来のアリル間の遺伝子発現の違いを指標とすることでシス発現調節領域の変化が交尾器形態進化に寄与した可能性の高い候補遺伝子を直接的に探索する手法を用いた。
これまでの研究実施状況から、lonely heart遺伝子を最有力候補遺伝子として得ている。この遺伝子はモーリシャスショウジョウバエのposterior lobe形成予定領域で強く発現しているのに対し、オナジショウジョウバエでは発現が検出されなかった。この遺伝子は細胞外マトリックスの構成因子として器官形成に重要な働きを持つことが知られてる。これに加え、細胞外マトリックスがposterior lobeの形成に必須であることも分かっている。ゲノム編集法を用いて、両種のlonely heart遺伝子を欠損した個体の作成にも成功しており、これら変異体を用いてlonely heartがposteior lobeの形態進化にどのように寄与したのか明らかにすることが今後の最重要課題となる。