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2022 Fiscal Year Research-status Report

種間交雑に起源するミトコンドリアの新たな共生関係の進化

Research Project

Project/Area Number 22K18370
Research InstitutionUniversity of the Ryukyus

Principal Investigator

山平 寿智  琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (20322589)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 北野 潤  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 教授 (80346105)
楠見 健介  九州大学, 理学研究院, 講師 (00304725)
Project Period (FY) 2022-06-30 – 2025-03-31
Keywordsミトコンドリア / ヘテロプラズミー / メダカ / 共生 / 種間交雑
Outline of Annual Research Achievements

種間交雑による雑種胚では精子由来のミトコンドリアが分解されず,2つのミトゲノムが共存するヘテロプラズミーという状態になることがある.ヘテロプラズミーは通常集団中から速やかに除去されるが,申請者らは近年,古代の種間交雑に起源するヘテロプラズミーを,スラウェシ島の古代湖に生息するメダカ(マタネンシスメダカ)で発見した.本研究の目的は,この異種由来のミトコンドリアがどのように宿主による排除機構の網をかいくぐり,独自の機能を獲得して新たな共生関係を築き上げてきたかを解明することにある.

マタノ湖から採集されたマタネンシスメダカについて,PCR-Sangar-seqでヘテロプラズミー個体のスクリーニングを行ったところ,4個体のヘテロプラズミー個体を発見することができた.これらのヘテロプラズミー個体をそれぞれIllumina-seqにかけて,ショートリードをde novoでアセンブリしたところ,それぞれについて2本のミトコンドリアの配列のほぼ全長を決定することができた.このうち1つはマタネンシスのオリジナルのハプロタイプであったが,もう1つは近縁で隣のマハロナ湖に生息するマーモラタスメダカのハプロタイプに近いことがわかった.また,このマーモラタス由来のミトコンドリアのコーディング遺伝子は全て読み枠は正常であるが,現存のマーモラタスのハプロタイプとは配列が異なっていること,そして,塩基置換の多くが非同義であり正の淘汰を受けて急速に進化したことも明らかとなった.さらに,Illumina-seqのショートリードから核ゲノムのSNPsの解析を行ったところ,ヘテロプラズミー個体とホモプラズミー個体との間に明瞭な集団分化が見られることも明らかになった.ヘテロプラズミー個体とホモプラズミー個体のミトコンドリア呼吸鎖酵素の活性を測定・比較するため,肝臓からミトコンドリアを抽出する予備実験も行った.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

コロナ禍で採集調査が延期になったが,過去に採集したサンプルを使って解析を進めることができた.

Strategy for Future Research Activity

新たに採集調査を計画しており,計画に大きな変更が強いられることはないと思われる.

Causes of Carryover

コロナ禍でインドネシアでの採集調査が今年度に延期になった.採集調査後は計画書通り研究を遂行することができると見込んでいる.次年度使用額(527万円)は,試薬や消耗品費(約100万)海外旅費(約100万円),飼育補助員雇用費(約100万円),および次世代シーケンス代(約200万円)に使用予定である.

  • Research Products

    (12 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (1 results) Journal Article (5 results) (of which Int'l Joint Research: 5 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (6 results)

  • [Int'l Joint Research] サムラトゥランギ大学/ハルオレオ大学/BRIN(インドネシア)

    • Country Name
      INDONESIA
    • Counterpart Institution
      サムラトゥランギ大学/ハルオレオ大学/BRIN
  • [Journal Article] A new lacustrine ricefish from central Sulawesi, with a redescription of Oryzias marmoratus (Teleostei: Adrianichthyidae)2023

    • Author(s)
      Kobayashi Hirozumi、Mokodongan Daniel F.、Horoiwa Mizuki、Fujimoto Shingo、Tanaka Rieko、Masengi Kawilarang W. A.、Yamahira Kazunori
    • Journal Title

      Ichthyological Research

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1007/s10228-023-00908-2

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Deeply divergent freshwater fish species within a single river system in central Sulawesi2022

    • Author(s)
      Utama Ilham V.、Mandagi Ixchel F.、Lawelle Sjamsu A.、Masengi Kawilarang W.A.、Watanabe Keiichi、Sawada Naomi、Nagano Atsushi J.、Kusumi Junko、Yamahira Kazunori
    • Journal Title

      Molecular Phylogenetics and Evolution

      Volume: 173 Pages: 107519~107519

    • DOI

      10.1016/j.ympev.2022.107519

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Genetic basis for the evolution of pelvic‐fin brooding, a new mode of reproduction, in a Sulawesian fish2022

    • Author(s)
      Montenegro Javier、Fujimoto Shingo、Ansai Satoshi、Nagano Atsushi J.、Sato Masahiro、Maeda Yusuke、Tanaka Rieko、Masengi Kawilarang W. A.、Kimura Ryosuke、Kitano Jun、Yamahira Kazunori
    • Journal Title

      Molecular Ecology

      Volume: 31 Pages: 3798~3811

    • DOI

      10.1111/mec.16555

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Ancient Admixture in Freshwater Halfbeaks of the Genus Nomorhamphus in Southeast Sulawesi2022

    • Author(s)
      Nofrianto Andy B.、Lawelle Sjamsu A.、Mokodongan Daniel F.、Masengi Kawilarang W. A.、Inomata Nobuyuki、Hashiguchi Yasuyuki、Kitano Jun、Sumarto Bayu K. A.、Kakioka Ryo、Yamahira Kazunori
    • Journal Title

      Zoological Science

      Volume: 39 Pages: 453-458

    • DOI

      10.2108/zs220023

    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Diversity of sex chromosomes in Sulawesian medaka fishes2022

    • Author(s)
      Ansai Satoshi、Montenegro Javier、Masengi Kawilarang W. A.、Nagano Atsushi J.、Yamahira Kazunori、Kitano Jun
    • Journal Title

      Journal of Evolutionary Biology

      Volume: 35 Pages: 1751~1764

    • DOI

      10.1111/jeb.14076

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 二次的接触を繰り返した古代湖のメダカ属魚類の集団構造2023

    • Author(s)
      袰岩美月・藤本真悟・山平寿智
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
  • [Presentation] メダカの集団遺伝構造と自然淘汰の痕跡の検出2023

    • Author(s)
      藤本真悟・明正大純・青山洋昭・八木光晴・小林大純・山平寿智・木村亮介
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
  • [Presentation] Heteroplasmy originating from ancient hybridization in a Sulawesi medaka fish2023

    • Author(s)
      Handung NURYADI, Kazunori YAMAHIRA
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
  • [Presentation] Lineage divergence and fusion in a freshwater fish group within a single river system2023

    • Author(s)
      Ilham Vemandra UTAMA, Kazunori YAMAHIRA
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
  • [Presentation] ノコギリハゼ科ジャノメハゼ属の分類学的再検討および洞窟性種の系統・回遊様式2022

    • Author(s)
      小林大純・前田健・白井厚太朗・飯田碧・山平寿智
    • Organizer
      第56回日本魚類学会年会
  • [Presentation] メダカ野生集団における生活史適応と自然淘汰の痕跡の検出2022

    • Author(s)
      藤本真悟・明正大純・青山洋昭・八木光晴・小林大純・木村亮介・山平寿智
    • Organizer
      日本動物行動学会第41回大会

URL: 

Published: 2023-12-25  

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