Developmental genetic basis of evolution of male ornaments driven by "reinforcement"

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21454
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
• Research Institution: Kyoto University (2022-2023); National Institute for Basic Biology (2020)
• Principal Investigator: Ando Toshiya 京都大学, 白眉センター, 特定准教授 (10709744)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 小長谷 達郎 奈良教育大学, 理科教育講座, 准教授 (80837790)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2024-03-31
• Keywords: 強化 / 鱗片 / キチョウ / 構造色 / 装飾形質

Outline of Final Research Achievements

We aimed to elucidate the developmental genetic basis of ornamental trait evolution through (1) identification of "reinforcement" genes and ornamental trait-forming genes and (2) analysis of gene regulatory networks that support ornamental trait formation. For (1), we obtained F2 generation data from genetic crosses between the mainland Japan and Okinawa lines of Eurema and analyzed them by ddRAD-seq (genetic linkage analysis). For (2), we clarified the morphological changes of cells that change to form ornamental traits through immunohistochemistry and electron microscopy, and obtained genetic information related to ornamental trait formation based on mRNA-seq analysis.

Free Research Field

進化生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

強化が生物進化に果たす役割は、生殖形質の多型創出を通して種内に種分化のきっかけを与え、さらなる種分化の連鎖を引き起こす点にある。一方、装飾形質の進化の方向性を決める上で重要な、装飾形質形成の発生遺伝学的背景に関しては、対象生物における発生遺伝学的な解析手法が確立されていなかった為、ほとんど解明されていなかった。本研究では、強化遺伝子座の遺伝子多型情報を利用した集団遺伝学的解析のゲノム科学的な基盤を整備するとともに、トランスクリプトーム解析に基づく発生遺伝学的枠組みを明らかにしたことで、強化が生じる分子基盤を明らかにした。今後、本研究の知見に基づいて強化が引き起こす進化様式の解明が期待される。