イトヨの生活史における表現型可塑性の進化とその遺伝基盤

• 研究課題/領域番号: 11J04816
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 石川 麻乃 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 特別研究員(PD)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 2,400千円 (直接経費: 2,400千円); 2013年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2012年度: 800千円 (直接経費: 800千円); 2011年度: 800千円 (直接経費: 800千円)
• キーワード: 表現型可塑性 / 日長応答性 / 甲状腺ホルモン

研究概要

これまでの研究成果より、イトヨにおける日長応答性とその喪失に関与する新しい候補因子として甲状腺刺激ホルモン(TSHβ2)が見出された。海型と淡水型の脳におけるトランスクリプトーム解析を行うと海型では短日から長日への移行時に脳のTSHβ2の発現量が急激に下がる一方、淡水型ではこの日長応答性が失われていた。このTSHβ2の日長応答性の喪失は、独立に進化したふたつの淡水型(北米/日本)で共に見られた。これら、TSHβ2の日長応答性の喪失の遺伝基盤を解明するために、北米と日本の海型と淡水型でF1交雑個体を作成し、TSHβ2の発現解析をすると、TSHβ2の日長応答性の喪失は北米と日本で異なる遺伝基盤を持つことが示された。またこれらのF1交雑個体を用いたアリル特異的発現解析より、北米ではTSHβ2のcis制御領域の違いが、日本ではcis制御領域とtrans因子の両方の違いがTSHβ2の日長応答性の喪失をもたらしていると示唆された。そこで、その詳細な遺伝基盤を探るために、北米の淡水型に注目し、TSHβ2上流配列のSNP/挿入欠失変異の解析を行ったところ、上流1000bp以内に、転写因子STAT5B-like結合部位を含む淡水型特異的欠失領域が発見された。更に、TSHβ2に日長情報をもたらす転写因子を探索するために、北米の海型を用いて、日長変化前と、日超変化後1日の下垂体を用いたRNAseq解析を行うと、このSTAT5B-likeを含むいくつかの転写因子の発現が日長変化後1日以内に変動することが分かった。以上のことから、北米の淡水型では、日長に応じて発現変動をする転写因子STAT5B-likeの結合部位が上流配列から欠失したことで、TSHβ2の日長応答性が失われていると示唆される。このため、現在、この欠失領域のプロモーター解析を行っている。更に、TSHβ2の機能解析のため、TALEN法を用いたノックアウトイトヨを作成し終え、現在F1個体を得ようとしている。

今後の研究の推進方策

(抄録なし)

研究成果

• [雑誌論文] Developmental Link between Sex and Nutrition ; doublesex Regulates Sex-Specific Mandible Growth via Juvenile Hormone Signaling in Stag Beetles. (2014)
  • 著者名/発表者名: Gotoh H, Miyakawa H, Ishikawa A, Ishikawa Y, Sugime Y, Emlen DJ, Lavine LC, and Miura T
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 10 号: 1 ページ: e1004098-e1004098
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004098
  • 査読あり
• [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] Transduction of high-density signals across generations in aphid wing polyphenism. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Miura T.
  • 雑誌名: Physiological Entomology 巻: (In press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Juvenile hormone titer and wing-morph differentiation in the vetch aphid Megoura crassicauda. (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Gotoh H, Abe T, Miura T
  • 雑誌名: Journal of Insect Physiology 巻: 59 号: 4 ページ: 444-449
  • DOI: 10.1016/j.jinsphys.2013.02.004
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physiological and genetic basis for variation in migratory behavior in the three-spined stickleback, Gasterosteus aculeatus. (2013)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Ishikawa A, Kume M, Mori S.
  • 雑誌名: Ichthyological Research 巻: 59 ページ: 293-303
  • 査読あり
• [雑誌論文] Juvenile hormone titer and related gene expression during the change of reproductive modes in the pea aphid (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Ogawa K, Gotoh H, Walsh KT, Tagu D, Brisson AJ, Rispe C, Jaubert-Possamai S, Kanbe T, Tsubota T, Shiotsuki T, Miura T
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 巻: 21 号: 1 ページ: 49-60
  • DOI: 10.1111/j.1365-2583.2011.01111.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Screening of up-regulated genes induced by high density in the vetch aphid Megoura crassicauda (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Ishikawa Y, Okada Y, Miyazaki S, Miyakawa H, Koshikawa S, Brisson JA, Miura T
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part A Ecological Genetics and Physiology 巻: 317 号: 3 ページ: 194-203
  • DOI: 10.1002/jez.1713
  • 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] Male-specific fight-apparatus development in Acyrthosiphon pisum (Aphididae, Hemiptera, Insecta) : Comparison with female wing polyphenism
  • 著者名/発表者名: Ogawa K, Ishikawa A.Kanbe T, Akimoto S, Miura T
  • 雑誌名: Zoomorphology 巻: (In press)
  • 査読あり
• [学会発表] イトヨ淡水進出のカギ形質としてのDHA合成能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 石川 麻乃、北野 潤
  • 学会等名: 第61回日本生態学会
  • 発表場所: 広島
• [学会発表] Molecular and genetic mechanisms underlying variation in phenctypic plasticity in Sticklebacks (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, and Kitano J.
  • 学会等名: Congress of the European Society of Evolutionary Biology
  • 発表場所: リスボン、ポルトガル
• [学会発表] 魚類における異なる日長応答性の進化とその遺伝基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 麻乃、北野 潤
  • 学会等名: 第84回日本動物学会大会
  • 発表場所: 岡山
• [学会発表] イトヨにおける異なる日長応答性の進化とその遺伝基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 麻乃、北野 潤
  • 学会等名: 第15回日本進化学会大会
  • 発表場所: 筑波
• [学会発表] イトヨにおける表現型可塑性の進化とその遺伝基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川 麻乃
  • 学会等名: 第7回水生生物勉強会
  • 発表場所: 京都
  • 招待講演
• [学会発表] イトョにおける異なる海水適応能の進化とその遺伝基盤 (2013)
  • 著者名/発表者名: 石川麻乃、北野潤
  • 学会等名: 第60回日本生態学会
  • 発表場所: 静岡
• [学会発表] Molecular and genetic basis for variation in photoperiodic responses among stickleback population (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A
  • 学会等名: CDB symposium 2013
  • 発表場所: Kobe, Japan
• [学会発表] Molecular Mechanisms of Divergent Photoperiodic Responses between Migratory and Stream-resident Three-spined Sticklebacks (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Kitano J
  • 学会等名: The 8th Okazaki Biology Conference
  • 発表場所: Okazaki
  • 年月日: 2012-03-20
• [学会発表] Genetic basis for variation in phenotypic plasticity among stickleback populations (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Kitano J.
  • 学会等名: Stickleback 2012, Seventh International Conference on Stickleback Behavior and Evolution
  • 発表場所: Seattle, USA
• [学会発表] Endocrine mechanism underlying loss of seasonal reproductive polyphenism in the pea aphid (2012)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Gotoh H, Ogawa K, Miura T.
  • 学会等名: XXIV International Congress of Entomology
  • 発表場所: Daegu, Korea(招待講演)
• [学会発表] Exploring the genetic basis for variations in phenotypic plasticity among three-spined stickleback morphs (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Kusakabe M, Jun Kitano
  • 学会等名: The 82nd Annual Meeting of the Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Asahikawa(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] アブラムシの繁殖多型を担う内分泌機構とその喪失-可塑性を失ったアブラムシ- (2011)
  • 著者名/発表者名: 石川麻乃
  • 学会等名: 日本アブラムシ研究会公開シンポジウム
  • 発表場所: 岡崎(招待講演)
  • 年月日: 2011-08-05
• [学会発表] Endocrine mechanisms underlying the loss of reproductive polyphenism in the pea aphid Acyrthosiphon pisum (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa A, Gotoh H, Ogawa K, Miura T
  • 学会等名: Society for Molecular Biology and Evolution 2011
  • 発表場所: Kyoto
  • 年月日: 2011-07-28
• [図書] Integrated genomics approaches in evolutionary and ecological endocrinology. In : Ecological Genomics (Landry, C. and Aubin-Horth, N. Ed.) (2014)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., Ishikawa, A., and Lema, S. C.
  • 総ページ数: 359
  • 出版者: Springer