季節性移動喪失の平行進化を規定する遺伝基盤

• Project/Area Number: 23K14245
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 細木 拓也 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 特別研究員(PD) (80965773)
• Project Period (FY): 2023-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2026: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2025: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2023: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
• Keywords: 進化 / 回遊生態 / 進化生態 / 種分化 / 季節移動 / 生殖隔離 / 季節性移動 / 生活史

Outline of Research at the Start

どのような遺伝子に、どのような変異が入ることで、季節性移動は進化するのだろうか？何らかの共通性はあるのだろうか？季節性移動の獲得や喪失、経路や時期の分岐は、引き続く局所適応や雑種異常の蓄積を介して、種分化を促進しうる。したがって、季節性移動の違いが生じ、維持される要因の追求は、進化生態学における重要課題の一つである。一方、その遺伝基盤の詳細、特に複数系統で収斂進化が起こる際の共通性については未だ不明な点が多い。本課題では、イトヨ属の回遊喪失の基盤となる遺伝子を同定し、遺伝的変異の獲得過程の共通性を検証することで、上述の問いを追求する。

Outline of Annual Research Achievements

野外実験から、イトヨ属の季節移動性の種間差は、淡水と汽水から構成され、流れのある環境で再現できることがわかった。前年度は野外の河川に設置した10 m級の大型閉鎖系の実験システムにイトヨ属の複数系統を導入し、移動性の有無や時期などの表現型、さらには移動前、中、後の遺伝子発現比較用検体を得られていることから、本年度は淡水から汽水までの環境勾配を再現した14トンからなる人工生態系閉内に雑種を導入し、個体の空間分布とゲノムワイドなアリル頻度の相関から、移動性の違いを生み出す遺伝基盤の同定を試みている。すでに各環境勾配下で検体を採取し、double digest restriction-site associated DNA sequencing (ddRAD-seq)を実施することができた。次いで、実際の野外集団での表現型に対する原因アリルの効果の同一性を評価するために、北海道全域で調査を実施し、検体を得た上でddRAD-seqを実施した。いくつかの集団に対しては全ゲノムシークエンスを実施する用意ができた。

Current Status of Research Progress

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

Reason

人為的に作出した実験環境下と野外集団の双方で遺伝基盤を検証するためのシステムが整いつつあるため。

Strategy for Future Research Activity

淡水から汽水までの環境勾配を再現した閉鎖実験系内における空間分布の違いを生み出す原因遺伝座を同定する。シーケンス済みであるから、迅速に取り組めると考える。加えて、北海道全域で得た検体のシーケンスからも強固に検証する。

Research Products

• [Journal Article] A comparison of sex‐specific markers for two wild masu salmon populations in Hokkaido, Japan (2024)
  • Author(s): Hosoki Takuya K.、Clark Noel M.、Futamura Ryo、Moriyama Senri、Kishida Osamu、Kanno Yoichiro
  • Journal Title: Aquaculture, Fish and Fisheries Volume: 4 Issue: 4 Pages: 1-5
  • DOI: 10.1002/aff2.194
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Plate reduction in southern Japanese freshwater populations of threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus) (2023)
  • Author(s): Kanbe Hiyu、Hosoki Takuya K.、Kokita Tomoyuki、Mori Seiichi、Kitano Jun
  • Journal Title: Ecology and Evolution Volume: 13 Issue: 5 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1002/ece3.10077
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] イトヨ属魚類から解き明かす交雑に対する種の堅牢性を規定する遺伝機構 (2025)
  • Author(s): 細木拓也, 森誠一, 香川幸太郎, 西田翔太郎, 久米学, 神部飛雄, 柿岡諒, 中本健太, 飯野佑樹, 小玉将史, 大場理幹, 壁谷尚樹, 石川麻乃, 吉田恒太, 山﨑曜, 永野惇, 北野潤
  • Organizer: 日本生態学会 第72回札幌大会
• [Presentation] Adaptation to iodine-deficient environments in the stickleback (2025)
  • Author(s): Hiyu KANBE, Yoshiki SUZUKI, Takuya HOSOKI, Haruka YAMAZAKI, Genta OKUDE, Yo YAMASAKI, Akiteru MAENO, Atsushi NAGANO, Atsushi TOYODA, Makoto KUSAKABE, Jun KITANO
  • Organizer: 日本生態学会 第72回札幌大会
• [Presentation] イトヨの縄張り制における雌雄間相関進化の収斂性 (2025)
  • Author(s): 上野若菜, 山崎遥, 森誠一, 細木拓也, 小北智之
  • Organizer: 日本生態学会 第72回札幌大会
• [Presentation] What genetic architectures prevent species fusion? (2025)
  • Author(s): Takuya K. Hosoki, Kotaro Kagawa, and Jun Kitano
  • Organizer: Gordon Research Conference Speciation
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 津波直後にみられたトゲウオ科魚類の種間交雑と引き続く異種ゲノムの排除機構 (2023)
  • Author(s): 細木拓也, 森誠一, 西田翔太郎, 久米学,永野惇, 神部飛雄, 柿岡諒, 中本健太, 飯野佑樹, 小玉将史, 大場理幹, 石川麻乃, 山﨑曜, 北野潤
  • Organizer: 日本進化学会第25回沖縄大会
• [Presentation] 交雑から迫る種の堅牢性を規定する要因 (2023)
  • Author(s): 細木拓也
  • Organizer: 第39回個体群生態学会 企画シンポジウム