軟体動物二枚貝における形態進化機構の解明

• 研究課題/領域番号: 12J01644
• 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: 進化生物学
• 研究機関: 筑波大学
• 研究代表者: 橋本 直樹 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 2,700千円 (直接経費: 2,700千円); 2014年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2013年度: 900千円 (直接経費: 900千円); 2012年度: 900千円 (直接経費: 900千円)
• キーワード: 卵割 / 二枚貝 / 進化発生 / 計時機構 / 軟体動物 / 不等分裂 / 貝殻形成 / EvoDevo / bHLH転写因子群 / 螺旋卵割 / 二枚貝類 / 掘足類 / bHLH / 形態進化 / 足糸

研究実績の概要

軟体動物は螺旋卵割を行い、その分裂方向や不等分裂の極性はよく保存されている。しかし二枚貝類の貝殻始原細胞と考えられているX割球は典型的な螺旋卵割のルールから逸脱し、分裂ごとに不等分裂の極性と分裂方向を変化させるという特徴的な分裂パターンを示す。この特徴的なX割球の分裂パターンの進化的変更は二枚貝の「２枚の貝殻」の獲得という形態進化において重要なイベントであったと考えられている。
前年度までに、二枚貝の特徴的な卵割パターンが単離した割球においても示されることを示した。この結果は二枚貝の割球は自身の分裂回数を数える機構を持つことを示唆する。本年度は、実験発生学的手法を用いて、分裂回数を数える機構の実体を明らかにすることに取り組んだ。具体的には第一卵割を実験的に等割にさせることで、割球のサイズを変化させ、細胞質/核の体積比または極葉細胞質の量が分裂回数の制御に関与するかどうか検証した。
正常胚のD割球系譜では、第三卵割は植物極側の娘細胞が大きく、第四卵割で反転する。等割させた胚において、24％のD割球系譜で第三卵割が等割に変化した。第一卵割を等割にさせたことで、4細胞期のD割球は正常胚に比べると小さくなっている。つまり核と細胞質の体積比が8細胞期の１D割球の状態に近いと解釈すれば、この結果は不等分裂の極性の逆転を示す第四卵割の表現型に近づいていると考えられる。
また等割させた胚は第二卵割においてそれぞれ不等分裂し、4細胞期では2つの大型の割球が存在していた。この2つの大型の割球は極葉細胞質を受け継いでいる。この2つの割球において、正常胚と同様に第四卵割時に不等分裂の逆転が見られた。これは、極葉細胞質に二枚貝の特徴的な卵割パターンを制御する因子が存在することを示唆する。

現在までの達成度 (段落)

26年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

26年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Cleavage pattern and development of isolated D blastomeres in bivalves (2015)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hashimoto, Yoshihisa Kurita, Kana Murakami, Hiroshi Wada
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution 巻: 324 号: 1 ページ: 13-21
  • DOI: 10.1002/jez.b.22585
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] The Diversity of Shell Matrix Proteins : Genome-wide Investigation of the Pearl Oyster, Pinctada fucata (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Miyamoto, H. Endo, N. Hashimoto, K. Iimura, Y. Isowa, S. Kinoshita, T. Kotaki, T. Masaoka, T. Miki, S. Nakayama, C. Nogawa, A. Notazawa, F. Ohmori, I. Sarashina, M. Suzuki, R. Takagi, J. Takahashi, T. Takeuchi, N. Yokoo, N. Satoh, H. Toyohara, T. Miyashita, H. Wada, T. Samata, K. Endo, H. Nagasawa, S. Asakawa, S. Watabe
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 号: 10 ページ: 801-816
  • DOI: 10.2108/zsj.30.801
  • 査読あり
• [雑誌論文] A Genome-wide Survey of Genes Encoding Transcription Factors in Japanese Pearl Oyster Pinctada fucata : II. Tbx, Fox, Ets, HMG, NFkB, bZIP, and C2H2 Zinc Fingers (2013)
  • 著者名/発表者名: H. Koga, N. Hashimoto, D. G. Suzuki, H. Ono, M. Yoshimura, T. Suguro, Y. Yonehara, T. Abe, N. Satoh, H. Wada
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 30 号: 10 ページ: 858-867
  • DOI: 10.2108/zsj.30.858
  • 査読あり
• [雑誌論文] Developmental role of dpp in the gastropod shell plate and co-option of"the dpp signaling pathway in the evolution of the operculum. (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Hashimoto Y.Kurita H.Wfada
  • 雑誌名: Developmental Biology 巻: 366 号: 2 ページ: 367-373
  • DOI: 10.1016/j.ydbio.2012.04.010
  • 査読あり
• [学会発表] Evolution of bivalve by the modification of the cleavage pattern (2014)
  • 著者名/発表者名: Naoki Hashimoto, Yoshihisa Kurita, Hiroshi Wada
  • 学会等名: Euro Evo Devo
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2014-07-22 – 2014-07-25
• [学会発表] 割球はいかにして細胞分裂回数を数えるのか? (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本直樹
  • 学会等名: 定量生物の会
  • 発表場所: 大阪,大阪大学
  • 年月日: 2013-11-23
• [学会発表] 軟体動物の形態進化から見るcell typeの進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 橋本直樹, 栗田喜久, 和田洋
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: つくば,筑波大学
  • 年月日: 2013-08-28
• [学会発表] 二枚貝類における卵割パターンの進化的変更 (2012)
  • 著者名/発表者名: 橋本直樹, 澤田朋美, 水井清仁, 前山薫, 和田洋
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 大阪大学
• [学会発表] THE EVOLUTION OF THE OPERCULUM BY CO-OPTION OF THE DPP SIGNALING PATHWAY IN THE GASTROPOD (2012)
  • 著者名/発表者名: N.Hashimoto Y.Kurita H.Wada
  • 学会等名: The European Society for Evolutionary-Developmental Biology
  • 発表場所: 大阪大学
• [備考] 筑波大学和田研究室
  • URL: http://www.biol.tsukuba.ac.jp/~hwada/
• [備考]
  • URL: http://www.mbs.life.tsukuba.ac.jp/
• [備考]
  • URL: http://www.mbs.life.tsukuba.ac.jp/