シナプス接続の獲得/喪失による生殖隔離の進化とその分子基盤
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19K22453
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
石川 由希 名古屋大学, 理学研究科, 講師 (70722940)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2020)
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| 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)
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| Keywords | 配偶者選好性 / フェロモン / ショウジョウバエ / フェロモン選好性 / 神経接続 / 生殖隔離 / シナプス接続 |
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| 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。
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| Outline of Annual Research Achievements |
行動的な生殖隔離の獲得は、種分化や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。本研究は、フェロモン選好性の変化によって生殖隔離を実現したキイロショウジョウバエ（以下キイロ）とオナジショウジョウバエ（以下オナジ）をモデルに、この選好性の進化をもたらした情報処理プロセスの特定を目指す。
昨年度までの研究におけるGRASP解析によって、オナジと同様のフェロモン選好性を持つF1雑種において、フェロモン情報を処理する神経回路の、特定の神経接続のみが失われていることが示唆された。そこで本年度は①オナジの当該神経接続においてGRASP解析を行う遺伝学的ツールの導入を目指した。また、同じく昨年までのF1雑種を用いた研究によって示された、②キイロとオナジのフェロモン選好性の分化に寄与する抑制回路の候補ニューロンの機能を検討した。
①GRASPツールを作成するために、オナジに対し、CRISPR/Cas9を用いたノックイン系統の作成を行った。その結果、標的遺伝子の近傍にattP配列がノックインされた系統が5系統以上得られた。今後、これらの標識パターンを確認したのち、phiC31システムにより、当該attPアリルにGAL4を導入する。
②オナジの候補ニューロンを標識するGAL4系統と、GAL4制御下で光遺伝学的ツールを発現するUAS-CsChrimson系統を入手し、当該ニューロンの活動操作が求愛行動に与える影響を調べた。その結果、当該ニューロンを人為的に活性化すると、求愛が抑制されることがわかった。このことは、当該ニューロンがオナジにおいて異種への求愛を抑制する機能を持つことを示唆している。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
当初の計画通り、オナジにおいて着目する神経接続を可視化するGRASPツールの作成が順調に進んでいる。また、オナジにおいて新たに進化したと考えられる求愛抑制経路についても、その責任ニューロンを特定し、光遺伝学によって行動機能を明らかにすることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後はオナジにおけるGRASPツールの完成を目指す。
また、求愛抑制経路の候補ニューロンの行動機能について、キイロとオナジで定量的に種間比較する。さらに候補ニューロンの活動抑制により、候補ニューロンの異種への求愛抑制機能の十分性を検証する。
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Report
(2 results)
Research Products
(9 results)
