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Genetic mechanism of parallel evolution in a shell brooding dwarf cichlid

Research Project

Project/Area Number 18H02499
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionUniversity of Hyogo

Principal Investigator

高橋 鉄美  兵庫県立大学, 自然・環境科学研究所, 教授 (70432359)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 曽田 貞滋  京都大学, 理学研究科, 教授 (00192625)
渡邉 正勝  大阪大学, 生命機能研究科, 准教授 (90323807)
Project Period (FY) 2018-04-01 – 2022-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000)
Fiscal Year 2021: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2018: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000)
Keywords古代湖 / シクリッド / 平行進化 / 適応放散 / 国際協力 / 適応進化
Outline of Annual Research Achievements

本研究は、タンガニイカ湖に固有なシクリッドTelmatochromis temporalisにおける、矮小型の平行進化の遺伝的機構を明らかにしようとするものである。具体的には、矮小型を発現する対立遺伝子が普通型集団に低頻度で存在し、矮小型に好適な環境(シェルベッド)が出現した際に、自然選択によってその頻度が増加して矮小型が進化すると考えている。この機構を解明するため、2年目である2019年度は、初年度から行っていたF2世代の作出を完了した。その結果、オス100個体とメス108個体を得た。これは、この後に続くQTL解析を行うには十分な数であると考える。
8月と2から3月には、現地(ザンビア)での採集調査を行い、QTL解析の後に続く野生個体の解析に供するサンプルを採集した。また、調査に必要なザンビア政府との協定の覚書が2020年3月に期限を迎えるため、4月からの新しい協定を結ぶための交渉等を行い、締結への目処を立てた(その後、やや遅れて5月21日に締結することができた)。
これまでは普通型normal morphと矮小型dwarf morphの2型が知られていたが、初年度には第3の型(仮に痩身型slender morph)を深場から採集した。2019年度は、それらの形態測定およびmtDNAのシーケンスを行い、同じ地点から得られた普通型と痩身型が形態的には大きく異なるが、遺伝的にはわずかしか違わないことを明らかにした。痩身型がどのような自然選択を受けたかはまだ不明であるが、今後の課題として興味深い。このデータは、2020年度に投稿を目指している。
以上のほか、タンガニイカ湖シクリッドに関わる論文を投稿し、受理された。2018年に投稿した論文の修正も行って受理されたため、受理された論文は合計2報である。出版は、いずれも2020年度である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

QTL解析に必要なF2世代の作出を終了し、十分な個体数を得た。F2の体サイズにも十分な変異が見られるため、解析に耐えられると考える。
現地(ザンビア)での採集調査も予定通り行い、必要なサンプルを得ることができた。また、ザンビア政府との協定の覚書を締結することができた。
当初の計画には入っていなかったが、第3の型である痩身型から形態と分子のデータを取得した。解析結果から、本種のより複雑な進化様式が明らかとなりつつある。今後は、ddRADなどを用いたnDNAの解析が待たれる。
タンガニイカ湖関係の論文を執筆・投稿し、受理された。2018年度に投稿した論文と併せ、受理された論文は合計2報である。出版は、いずれも2020年度である。

Strategy for Future Research Activity

F2世代からddRADによってnDNAの網羅的データを取得し、QTL解析を行う。矮小型を発現する責任遺伝子の候補が見つかれば、野生個体を用いてさらなる絞り込みを行う。さらに、普通型しか存在しない他種でのこの遺伝子の動態を調べ、なぜT. temporalisだけが矮小型を平行進化し得たのかを調べる。
本研究は、タンガニイカ湖シクリッドの適応放散機構を解明するという大きな流れの一部である。このため、現地に赴いた際には本研究課題に限らず、他の現象や他の種についても幅広く調べる。

Report

(2 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report

Research Products

(7 results)

All 2020 2019 2018 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results) Book (2 results)

  • [Int'l Joint Research] Ministry of Fisheris and Livestock(ザンビア)

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] Ministry of Fisheries and Livestock(ザンビア)

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Journal Article] A ddRAD-based population genetics and phylogenetics of an endangered freshwater fish from Japan2020

    • Author(s)
      Tetsumi Takahashi, Atsushi J. Nagano, Lina Kawaguchi, Norio Onikura, Jun Nkajima, Takuya Miyake, Noriyasu Suzuki, Yoshihiko Kanoh, Tetsuya Tsuruta, Takuya Tanimoto, Yukio Yasui, Noriyuki Oshima, Kouichi Kawamura
    • Journal Title

      Conservation Genetics

      Volume: -

    • DOI

      10.1007/s10592-020-01275-5

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Brood parasitism of an open-water spawning cichlid by the cuckoo catfish2020

    • Author(s)
      Tetsumi Takahashi, Stephan Koblmueller
    • Journal Title

      Journal of Fish Biology

      Volume: -

    • DOI

      10.1111/jfb.14350

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Colour variation of a shell-brooding cichlid fish from Lake Tanganyika2019

    • Author(s)
      Tetsumi Takahashi
    • Journal Title

      Hydrobiologia

      Volume: 832 Pages: 193-200

    • DOI

      10.1007/s10750-018-3717-6

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Book] 古代湖(日本魚類学会編 魚類の百科事典)2018

    • Author(s)
      高橋鉄美
    • Publisher
      丸善出版
    • ISBN
      9784621303177
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Book] 新種(日本魚類学会編 魚類の百科事典)2018

    • Author(s)
      高橋鉄美
    • Publisher
      丸善出版
    • ISBN
      9784621303177
    • Related Report
      2018 Annual Research Report

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Published: 2018-04-23   Modified: 2021-08-30  

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