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Possible gain/loss of synaptic connection underlying reproductive isolation

Research Project

Project/Area Number 19K22453
Research Category

Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)

Allocation TypeMulti-year Fund
Review Section Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research InstitutionNagoya University

Principal Investigator

Ishikawa Yuki  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (70722940)

Project Period (FY) 2019-06-28 – 2022-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2021)
Budget Amount *help
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Keywords配偶者選好性 / 生殖隔離 / フェロモン / シナプス接続 / ショウジョウバエ / フェロモン選好性 / 神経接続
Outline of Research at the Start

行動的な生殖隔離の進化は、種分化や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。生殖隔離の進化には脳内の情報処理プロセスの変化が重要であると考えられるが、神経回路の複雑性のためその機構は未知であった。私はフェロモンに対する選好性の進化によって生殖隔離を実現したショウジョウバエをモデルにこの解明に挑戦する。これまでの研究から、私はこの生殖隔離の進化が『フェロモンの特徴抽出回路におけるシナプス接続の獲得/喪失による』という作業仮説を立てた。本研究は、モデル生物の近縁種に遺伝学的ツールを導入して比較し、この仮説を検証する。さらに、このシナプス接続の進化を決める分子発生遺伝機構を探索する。

Outline of Final Research Achievements

Differentiation of mating preference drives further phenotypic evolution through reproductive isolation and sexual selection. Changes in information processing in neural network are thought to be important for the preference differentiation, but the mechanism has been largely unknown due to the complexity of the neural circuitry. In this study, we aimed to elucidate this mechanism using two related Drosophila species as a model, in which reproductively isolated by the difference of pheromone preference. We compared the morphology, function and synaptic connections of seven different neural populations that constitute the neural circuitry associated with pheromone preference between Drosophila melanogaster and hybrids, and identified the possible lost of synaptic connections lost in hybrids.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

同種を配偶相手として好み、異種を避ける性質(同種に対する配偶者選好性)は、さまざまな動物に広く保存されている。一方で、配偶者選好性は種分化に伴い、速やかに分化する。どのような神経回路の変化が、この分化を実現しているのだろうか?本研究では、神経科学や遺伝学のモデル生物であり、遺伝学的ツールや神経回路情報の豊富なショウジョウバエを使い、この問いに挑んだ。その結果、神経回路内の特定の神経接続の喪失が配偶者選好性の進化に重要であった可能性を明らかにした。

Report

(4 results)
  • 2021 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (15 results)

All 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 2 results) Presentation (12 results) (of which Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Biology and ecology of the Oriental flower-breeding <i>Drosophila elegans</i> and related species2022

    • Author(s)
      Ishikawa Yuki、Kimura Masahito T.、Toda Masanori J.
    • Journal Title

      Fly

      Volume: 16 Issue: 1 Pages: 207-220

    • DOI

      10.1080/19336934.2022.2066953

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Wiring patterns from auditory sensory neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies.2020

    • Author(s)
      Hyunsoo Kim,Mihoko Horigome,Yuki Ishikawa,Feng Li,J Scott Lauritzen,Gwyneth Card,Davi D Bock,Azusa Kamikouchi
    • Journal Title

      The Journal of comparative neurology

      Volume: 24877 Issue: 12 Pages: 1-31

    • DOI

      10.1002/cne.24877

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Stereotyped Combination of Hearing and Wind/Gravity-sensing Neurons in the Johnston窶冱 Organ of Drosophila.2019

    • Author(s)
      Yuki Ishikawa,Mao Fujiwara,Junlin Wong,Akari Ura,Azusa Kamikouchi
    • Journal Title

      Frontiers in Physiology

      Volume: 10 Pages: 1552-1552

    • DOI

      10.3389/fphys.2019.01552

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] カザリショウジョウバエはどのように花を選ぶのか?2022

    • Author(s)
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • Organizer
      第69回日本生態学会大会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カザリショウジョウバエの訪花行動と関連する感覚やシグナルの同定2021

    • Author(s)
      石川由希
    • Organizer
      ショウジョウバエ多様性研究会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 花に依存して生きるカザリショウジョウバエの訪花生態とゲノム編集、遺伝学的ツールの導入2021

    • Author(s)
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • Organizer
      第44回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Drosophila elegans as a new model for understanding the neural mechanism of flower recognition2021

    • Author(s)
      Yuki Ishikawa, Kohei Fujii, Yuto Hayashi, Hiroki Takekata, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi
    • Organizer
      第14回日本ショウジョウバエ研究集会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] カザリショウジョウバエの訪花選好性と、訪花を受ける花の性質の(非)共通性2021

    • Author(s)
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
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  • [Presentation] 花に棲むカザリショウジョウバエの訪花選好性2021

    • Author(s)
      石川 由希, 林 優人, 藤井 航平, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • Organizer
      日本生態学会第68回全国大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 花に棲むカサ&#12441;リショウシ&#12441;ョウハ&#12441;エの訪花選好性2020

    • Author(s)
      石川由希, 林優人, 藤井航平, 武方宏樹, 田中良弥, 上川内あづさ
    • Organizer
      日本進化学会第22回オンライン大会
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Identifying auditory neurons that shape song selectivity in two Drosophila species2020

    • Author(s)
      Takuro Ohashi, Yuki Ishikawa, Takeshi Awasaki, Su Matthew, Azusa Kamikouchi
    • Organizer
      JSCPB 2020 Yamagata
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Song exposure modifies the male courtship strategy to chase females in Drosophila melanogaster2020

    • Author(s)
      Azusa Kamikouchi, Yuki Ishikawa, Takuya Maekawa, Daisuke Takaichi
    • Organizer
      JSCPB 2020 Yamagata
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Flower-visiting behavior of Drosophila elegans in Okinawa2020

    • Author(s)
      Yuki Ishikawa, Yuto Hayashi, Kohei Fujii, Hiroki Takekata, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi
    • Organizer
      JSCPB 2020 Yamagata
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      2020 Research-status Report
  • [Presentation] Evolution of neural circuit for chemical communication in Drosophila2019

    • Author(s)
      Yuki Ishikawa,Naoki Maeda,Azusa Kamikouchi
    • Organizer
      Neuro 2019
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 性フェロモン選好性の進化的逆転をもたらす神経基盤2019

    • Author(s)
      石川 由希
    • Organizer
      第21回日本進化学会年大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-01-30  

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