| Project/Area Number |
22K19351
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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 | National Agriculture and Food Research Organization |
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Principal Investigator |
Kageyama Daisuke 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 生物機能利用研究部門, 上級研究員 (60401212)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
林 正幸 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 植物防疫研究部門, 主任研究員 (80837609)
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| Project Period (FY) |
2022-06-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2023: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
Fiscal Year 2022: ¥3,250,000 (Direct Cost: ¥2,500,000、Indirect Cost: ¥750,000)
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| Keywords | 進化的軍拡競争 / オス殺し / サプレッサー / 雄殺し / スピロプラズマ |
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| Outline of Research at the Start |
有性生殖する多くの生物種では性比が1:1であり、それは適応的である。ところが節足動物では、細胞質に寄生する細菌が宿主の性比をメスに偏らせる場合がある。我々は、カオマダラクサカゲロウ（宿主）において、共生細菌スピロプラズマによる雄殺しのせいで雌に偏った集団性比が、数年後には、宿主側の雄殺し抵抗性遺伝子が集団内に固定し、集団性比が正常化していることを発見した。更にその後、宿主の持つ雄殺し抵抗性の影響を受けずに雄殺しを引き起こす新規スピロプラズマ株を発見した。この新規株に着目し、比較ゲノム、集団解析、機能解析等を通じて宿主とスピロプラズマで見られる性比を巡るダイナミックな進化的攻防をとらえる。
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| Outline of Final Research Achievements |
Most of the sexually reproducing organisms tend to have a 1:1 sex ratio, but in arthropods, symbiotic bacteria can sometimes skew the sex ratio toward females. In the lacewing Mallada desjardinsi, a strongly female-biased sex ratio induced by Spiroplasma was converted to a normal 1:1 sex ratio by fixation of a suppressor gene. Subsequently, a “hyper” strain of Spiroplasma was discovered that induces male killing regardless of the presence of suppressors, but whose frequency remains low in each population. In the Fukuyama population, the infection frequency of Spiroplasma decreased continuously each year. Genome analysis showed that the hyper strains are derived from the original strains of Spiroplasma. We also revealed the genetic structure of M. desjardinsi, including a selective sweep of the cytoplasm, probably due to Wolbachia-induced cytoplasmic incompatibility.
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| Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements |
今まであまり注目されてこなかったが、理論的に予測されていた核と細胞質との間の性比を巡る進化的軍拡競争をリアルタイムで観測するという取り組みは、生物の進化における普遍的ではあるはずだが今まで可視化されてこなかった具体的なモデルケースとなる。また、集団遺伝構造についても新たな発見があり、細胞内共生微生物の重要性を再認識させるものとなった。また天敵昆虫であるクサカゲロウについての新たな側面が明らかになったことから、農業上の応用利用といった文脈においても考慮すべき重要な視点を提供できた。
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