異種トゲウオ間のゲノム不適合と生殖隔離の分子機構

• 研究領域: ゲノム・遺伝子相関：新しい遺伝学分野の創成
• 研究課題/領域番号: 23113007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 北野 潤 国立遺伝学研究所, 集団遺伝研究系, 教授 (80346105)
• 連携研究者: 牧野 能士 東北大学, 大学院生命科学研究科, 准教授 (20443442)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 99,190千円 (直接経費: 76,300千円、間接経費: 22,890千円); 2015年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2014年度: 16,120千円 (直接経費: 12,400千円、間接経費: 3,720千円); 2013年度: 17,030千円 (直接経費: 13,100千円、間接経費: 3,930千円); 2012年度: 16,900千円 (直接経費: 13,000千円、間接経費: 3,900千円); 2011年度: 33,020千円 (直接経費: 25,400千円、間接経費: 7,620千円)
• キーワード: 種分化 / 性染色体 / トゲウオ / 魚 / 生殖隔離 / クロマチン / 雑種異常 / ゲノム / 雑種 / 多様性 / 進化 / イトヨ / トミヨ

研究成果の概要

転座領域におけるゲノム上の特徴を明らかにするために、日本海イトヨと太平洋イトヨのゲノムを解読し、ネオ性染色体上のゲノム配列の特徴を明らかにした。また、近縁のイトヨ種間の雑種不妊の候補遺伝子として修飾ヒストンに結合するTRIM類の遺伝子を発見した。この遺伝子は、種間で異なるタイプの修飾ヒストンに結合する。この候補遺伝子の遺伝子操作イトヨの作出に成功した。性染色体融合がどの程度普遍的な現象であるのかを明らかにするために、データベースを作出し解析するとともに、その原因として、メス減数分裂ドライブ、有害融合のdriftと性的葛藤選択の可能性を提唱した。

研究成果

• [雑誌論文] Whole-genome sequencing reveals small genomic regions of introgression in an introduced crater lake population of threespine stickleback. (2016)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Miyagi, R., Mori, S., Takahashi, A., Makino, T., Toyoda, A., Fujiyama, A., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 65 号: 7 ページ: 2190-2204
  • DOI: 10.1002/ece3.2047
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of freshwater tolerance during spawning migration between two sympatric Japanese marine threespine stickleback species (2016)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A., Kusakabe, M., Kume, M., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Trophic niche differentiation and phenotypic divergence among cryptic species of Japanese ninespine stickleback (2016)
  • 著者名/発表者名: Ravinet, M., Ishikawa, A., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: in press
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Toward conservation of genetic and phenotypic diversity in Japanese sticklebacks (2016)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., Moris, S.
  • 雑誌名: Genes and Genetic Systems 巻: in press
  • NAID: 130005421206
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Purifying selection maintains dosage-sensitive genes during degeneration of the threespine stickleback Y chromosome. (2015)
  • 著者名/発表者名: White, M. A., Kitano, J., and Peichel, C. L.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Tree of Sex: A database of sexual systems. (2014)
  • 著者名/発表者名: Ashman, T. L., Bachtrog, D., Blackmon, H., Goldberg, E., Hahn, M., Kirkpatrick, M., Kitano, J., Mank, J., Mayrose, I., Ming, R., Otto, S. P., Peichel, C. L., Pennell, M. W., Perrin, N., Ross, L., Valenzuela, N., and Vamosi, J. C.
  • 雑誌名: Scientific Data 巻: 1 号: 1 ページ: 140015-140015
  • DOI: 10.1038/sdata.2014.15
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Relaxin-related gene expression differs between anadromous and stream-resident stickleback (Gasterosteus aculeatus) following seawater transfer. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kusakabe, M., Ishikawa, A., and Kitano, J.
  • 雑誌名: General and Comparative Endocrinology 巻: 205 ページ: 197-206
  • DOI: 10.1016/j.ygcen.2014.06.017
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Female Mate Preference for Longer Fins in Medaka (2014)
  • 著者名/発表者名: Shingo Fujimoto, Maiko Kawajiri, Jun Kitano and Kazunori Yamahira
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 31 号: 11 ページ: 703-708
  • DOI: 10.2108/zs140102
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Ontogenetic stage-specific quantitative trait loci contribute to divergence in developmental trajectories of sexually dimorphic fins between medaka populations (2014)
  • 著者名/発表者名: Maiko Kawajiri, Kohta Yoshida, Shingo Fujimoto, Daniel Frikli Mokodongan, Mark Ravinet, Mark Kirkpatrick, Kazunori Yamahira, Jun Kitano
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: 23 号: 21 ページ: 5129-5391
  • DOI: 10.1111/mec.12933
  • 査読あり
• [雑誌論文] Comparative Analysis of Japanese Three-Spined Stickleback Clades Reveals the Pacific Ocean Lineage Has Adapted to Freshwater Environments while the Japan Sea Has Not (2014)
  • 著者名/発表者名: Ravinet M, Takeuchi N, Kume M, Mori S, Kitano J
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 号: 12 ページ: e112404-e112404
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0112404
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sex chromosome turnover contributes to genomic divergence between incipient stickleback species. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Makino, T., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Hasebe, M., Kawata, M., Kume, M., Mori, S., Peichel, C.L., Toyoda, A., et al.
  • 雑誌名: PLoS genetics 巻: 10 号: 3 ページ: e1004223-e1004223
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004223
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Speciation in ninespine stickleback : reproductive isolation and phenotypic divergence among cryptic species of Japanese nine stickleback. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Takeuchi N, Kusakabe M, Kume M, Mori S, Takahashi H, Kitano J.
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: (In press) 号: 7 ページ: 1417-1430
  • DOI: 10.1111/jeb.12146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergence in thyroid hormone levels between juveniles of marine and stream ecotypes of the threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus). (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., and Lema, S. C.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: 15 ページ: 143-153
  • 査読あり
• [雑誌論文] Are Japanese freshwater populations of threespine stickleback derived from the Pacific Ocean lineage? (2013)
  • 著者名/発表者名: Cassidy, L. M., Ravinet, M., Mori, S., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: 15 ページ: 295-311
  • 査読あり
• [雑誌論文] RNA sequencing reveals small RNAs differentially expressed between incipient Japanese threespine sticklebacks (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., Yoshida, K., and Suzuki, Y.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 14 号: 1 ページ: 214-214
  • DOI: 10.1186/1471-2164-14-214
  • 査読あり
• [雑誌論文] Are Japanese freshwater populations of threespine stickleback derived from the Pacific Ocean lineage? (2013)
  • 著者名/発表者名: Cassidy, L. M.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergence in thyroid hormone levels between juveniles of marine and stream ecotypes of the threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus) (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J.
  • 雑誌名: Evolutionary Ecology Research 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speciation in ninespine sticklebacks: reproductive isolation and phenotypic divergence among cryptic species of Japanese ninespine stickleback (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A.
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shifts in morphology and diet of non-native sticklebacks introduced into Japanese crater lakes (2012)
  • 著者名/発表者名: Adachi T, Ishikawa A, Mori S, Makino W, Kume M, Kawata M, Kitano J
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: (In press) 号: 6 ページ: 1083-1098
  • DOI: 10.1002/ece3.234
  • 査読あり
• [雑誌論文] The contribution of female meiotic drive to the evolution of neo-sex chromosomes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida. K.
  • 雑誌名: Evolution 巻: 66 ページ: 3198-3208
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological and genetic basis for variation in migratory behavior in the three-spined stickleback, Gasterosteus aculeatus. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J.
  • 雑誌名: Ichthyological Research 巻: 59 号: 4 ページ: 293-303
  • DOI: 10.1007/s10228-012-0289-8
  • NAID: 10031126621
  • 査読あり
• [雑誌論文] The contribution of female meiotic drive to the evolution of neo-sex chromosomes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., J.Kitano
  • 雑誌名: Evolution 巻: (in press) 号: 10 ページ: 3198-3208
  • DOI: 10.1111/j.1558-5646.2012.01681.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shifts in morphology and diet of non-native sticklebacks introduced into Japanese crater lakes (2012)
  • 著者名/発表者名: Adachi, T., A.Ishikawa, S.Mori, W.Makino, M.Kume, M.Kawata, J.Kitano
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: (in press) 号: 6 ページ: 1099-1112
  • DOI: 10.1002/ece3.235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turnover of sex chromosomes and speciation in fishes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., C.L.Peichel
  • 雑誌名: Environmental Biology of Fishes 巻: (in press) 号: 3 ページ: 131-146
  • DOI: 10.1007/s10641-011-9853-8
  • 査読あり
• [学会発表] Genetic mechanisms of colonization of new niches in sticklebacks (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Kitano
  • 学会等名: Lecture Series in Ecology and Evolution
  • 発表場所: University of Bern, Switzerland
  • 年月日: 2015-10-11
  • 招待講演
• [学会発表] Drivers of sex chromosome-autosome fusions and their roles in speciation (2015)
  • 著者名/発表者名: Jun Kitano
  • 学会等名: AGA Presidents Symposium, Chromosome Evolution: Molecular Mechanisms and Evolutionary Consequences
  • 発表場所: Bainbridge Island, USA
  • 年月日: 2015-08-17
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Why are there so many species with Y- autosome fusions? (2015)
  • 著者名/発表者名: Kitano J. Pennell M., Kirkpatrick M., Otto S., Vamosi J., Peichel C.
  • 学会等名: ESEB 2015
  • 発表場所: Lausanne, Switzerland
  • 年月日: 2015-08-10
  • 国際学会
• [学会発表] Genome-wide expression QTL (eQTL) analysis reveals trans-acting eQTL hotspots underlying transcriptome divergence between Threespine Stickleback ecotypes. (2015)
  • 著者名/発表者名: Asano Ishikawa, Makoto Kusakabe, Kohta Yoshida, Takashi Makino, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, and Jun Kitano
  • 学会等名: Stickleback Conference 2015
  • 発表場所: New York Stony Brook, USA
  • 年月日: 2015-07-26
  • 国際学会
• [学会発表] 性染色体進化がトゲウオ適応放散に果たす役割 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北野潤
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 発表場所: パシフィコ横浜（横浜市）
  • 年月日: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [学会発表] 野外魚類の遺伝学は何を目指す？ (2014)
  • 著者名/発表者名: 北野潤
  • 学会等名: 日本魚類学会
  • 発表場所: 生命の星・地球博物館（小田原市）
  • 年月日: 2014-11-14 – 2014-11-17
• [学会発表] 繁殖システムの多様性の概観と趣旨説明 (2014)
  • 著者名/発表者名: 北野潤
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 東北大学（仙台市）
  • 年月日: 2014-09-11 – 2014-09-13
• [学会発表] 性的二型進化の遺伝理論とトゲウオの性的二型 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北野 潤
  • 学会等名: 日本動物学会大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] ゲウオにおけるミクロレベルでの表現型多様化とマクロレベルでの種分化の遺伝機構 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北野 潤
  • 学会等名: 日本遺伝学会大会
  • 発表場所: 慶応大学
• [学会発表] A young neo-sex chromosome is the site of divergence between incipient stickleback species (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Yoshida K
  • 学会等名: ESEB2013
  • 発表場所: Lisbon Portugal
• [学会発表] Physiological genomics of speciation and adaptation in the Japanese stickleback species (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J.
  • 学会等名: Stickleback 2012 Seventh International Conference on Stickleback Behavior and Evolution
  • 発表場所: Seattle, WA, USA
  • 年月日: 2012-07-29
• [学会発表] Neo-Sex Chromosome Formation and Speciation in the Japanese Sticklebacks (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Makino T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Hasebe M, Mori S, Peichel K, Kawata M, Toyoda A, Fujiyama A, Kitano J
  • 学会等名: OBC Symposium : Speciation and Adaptation II
  • 発表場所: 岡崎国際会議場(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Physiological genomics of speciation in sticklebacks (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Kusakabe, M
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 旭川クリスタルホール
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] エソロジーの新展開:トゲウオをモデルに (2011)
  • 著者名/発表者名: 北野潤、森誠一
  • 学会等名: 日本動物行動学会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] Genetic basis for invasive colonization in sticklebacks (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J
  • 学会等名: Annual Meeting for the American Fisheries Society
  • 発表場所: Washington State Convention Center
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Genomic and functional characterization of a neo-sex chromosome important for stickleback speciation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Makino T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Hasebe M, Peichel K, Mori S, Kawata M
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: 京都大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-27
• [図書] 遺伝子が語る生命38億年の謎 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高野敏行・角谷徹仁・清水裕・嶋本伸雄・北野潤・斎藤成也・高橋文・隅山健太・荒木弘之・伊藤啓・小出剛・小林武彦・深川竜郎・前島一博・木村暁・榎本和生・岩里啄治・相賀裕美子・酒井則良
  • 出版者: 悠書館
• [図書] Thyroid Hormones (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A.
  • 出版者: InTech
• [備考] 日本メダカ雌雄差の地理的変異の遺伝基盤
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1468/1568.html
• [備考] 動植物の性決定システムは実に多様
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1468/1541.html
• [備考] 動植物の性決定システムの多様性の総説がPLOS Biologyに掲載
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2014/07/plos-biology.html
• [備考] 研究成果がMolecular Ecologyに掲載されました
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2014/09/molecular-ecology-1.html
• [備考] 特殊な性染色体を持つ日本海イトヨのゲノムを解読
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/kitano/
• [備考] 特殊な性染色体を持つ日本海イトヨのゲノムを解読
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1468/1473.html
• [備考] NIGINTERN生が日本の淡水イトヨの起源を確認
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/1170/1182.html
• [備考] 性染色体の進化と常染色体の形に強い相関を発見
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/992/1066.html
• [備考] トゲウオ近縁種間での低分子RNA分化の論文がBMC Genomicsに出版されました
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2013/04/rnabmc-genomics.html
• [備考] 淡水イトヨが幼弱期より甲状腺機能低下であることを発見
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2013/03/post-49.html
• [備考] 日本産淡水イトヨの起源を確認
  • URL: http://www.ige.tohoku.ac.jp/prg/genetics/study_report/2013/03/post-48.html
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/EcoGene/
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/992/1055.html