エゾサンショウウオの表現型可塑性を引き起こす遺伝基盤とその進化過程

• 研究課題/領域番号: 16K18613
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 琉球大学
• 研究代表者: 松波 雅俊 琉球大学, 医学(系)研究科(研究院), 助教 (60632635)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2017年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2016年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
• キーワード: 生態発生学 / 表現型可塑性 / 両生類 / サンショウウオ / 脳下垂体 / RNA-seq / RAD-seq / 系統地理 / 生態発生 / 集団遺伝

研究成果の概要

同一のゲノム情報をもつにも関わらず、環境に応じて表現型を変化させる現象は表現型可塑性と呼ばれる。北海道に生息する有尾両生類であるエゾサンショウウオ（Hynobius retardatus）の幼生は、被食者・捕食者の存在や個体群密度に応じて、明瞭な表現型可塑性を示す。本申請課題では、本種を対象として次の研究を遂行した。①表現型変化を引き起こす内分泌系反応を明らかにするために、脳下垂体を用いたトランスクリプトーム解析を行い、発現が変化するホルモン遺伝子を同定した。②可塑的表現型進化のプロセスを明らかにするためにRAD-seq解析をおこない、SNPを同定し、それを元に本種の進化史を推定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

表現型可塑性の研究は、至近要因を探る分子発生学的な研究と、究極要因を明らかにするための生態学的な研究が先行しており、遺伝的背景は御座なりにされてきた。生態系においては地域集団間で多様な可塑性を保持する生物がいる一方、その進化を探るのは技術的に難しかったからである。本研究の最大の特色は表現型可塑性という現象について、先行研究とは異なる学際的なアプローチにより、分子機構と進化過程を同時に明らかにした点である。これによって、今後、原因遺伝子の機能解析が可能となり、可塑性がどのように生態系や発生過程に影響を及ぼしているか調べることができる。したがって、本研究は大きなインパクトをもつと言える。

研究成果

• [国際共同研究] ヤギェウォ大学(ポーランド)
• [国際共同研究] ヤギェウォ大学(ポーランド)
• [雑誌論文] Multiple conserved elements structuring inverted repeats in the mammalian coat color-related gene Asip (2019)
  • 著者名/発表者名: Sakuma Y., Matsunami M., Takada T., and Suzuki H.
  • 雑誌名: Zoological Science 巻: 36 号: 1 ページ: 23-30
  • DOI: 10.2108/zs180081
  • NAID: 40021802414
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Transcriptomic changes during caste development through social interactions in the termite Zootermopsis nevadensis (2019)
  • 著者名/発表者名: Yaguchi Hajime、Suzuki Ryutaro、Matsunami Masatoshi、Shigenobu Shuji、Maekawa Kiyoto
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: 9 号: 6 ページ: 3446-3456
  • DOI: 10.1002/ece3.4976
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Termite soldier mandibles are elongated by dachshund under hormonal and Hox gene controls (2019)
  • 著者名/発表者名: Sugime Y, Oguchi K, Gotoh H, Hayashi Y, Matsunami M, Shigenobu S, Koshikawa S, Miura T
  • 雑誌名: Development 巻: 146 号: 5 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1242/dev.171942
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A comprehensive reference transcriptome resource for the Iberian ribbed newt Pleurodeles waltl, an emerging model for developmental and regeneration biology (2019)
  • 著者名/発表者名: Matsunami Masatoshi、Suzuki Miyuki、Haramoto Yoshikazu、Fukui Akimasa、Inoue Takeshi、Yamaguchi Katsushi、Uchiyama Ikuo、Mori Kazuki、Tashiro Kosuke、Ito Yuzuru、Takeuchi Takashi、Suzuki Ken-ichi T、Agata Kiyokazu、Shigenobu Shuji、Hayashi Toshinori
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 印刷中 号: 3 ページ: 217-229
  • DOI: 10.1093/dnares/dsz003
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Signature of positive selection in mitochondrial DNA in Cetartiodactyla (2018)
  • 著者名/発表者名: Mori Satoko, Matsunami Masatoshi
  • 雑誌名: Genes & Genetic Systems 巻: 93 号: 2 ページ: 65-73
  • DOI: 10.1266/ggs.17-00015
  • NAID: 130007484211
  • ISSN: 1341-7568, 1880-5779
  • 年月日: 2018-04-01
  • 査読あり
• [雑誌論文] Caste-specific microRNA expression in termites: insights into soldier differentiation. (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsunami M, Nozawa M, Suzuki R, Toga K, Masuoka Y, Yamaguchi K, Maekawa K, Shigenobu S, Miura T
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 巻: 28 号: 1 ページ: 86-98
  • DOI: 10.1111/imb.12530
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Draft genome sequence of Japanese wood mouse, Apodemus speciosus (2018)
  • 著者名/発表者名: Matsunami Masatoshi、Endo Daiji、Saitou Naruya、Suzuki Hitoshi、Onuma Manabu
  • 雑誌名: Data in Brief 巻: 16 ページ: 43-46
  • DOI: 10.1016/j.dib.2017.10.063
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconsidering the estimation of costs of phenotypic plasticity using the robust ridge estimator (2018)
  • 著者名/発表者名: Michimae Hirofumi、Yoshida Akiomi、Emura Takeshi、Matsunami Masatoshi、Nishimura Kinya
  • 雑誌名: Ecological Informatics 巻: 44 ページ: 7-20
  • DOI: 10.1016/j.ecoinf.2017.12.008
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Population structure and evolution after speciation of the Hokkaido salamander (Hynobius retardatus) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Matsunami, Takeshi Igawa, Hirofumi Michimae, Toru Miura, Kinya Nishimura
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 11 号: 6 ページ: e0156815-e0156815
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0156815
  • NAID: 120005859706
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] イベリアトゲイモリのモデル生物化に向けた網羅的遺伝子発現解析とデータベース整備 (2019)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 革新エコモルフォロジー 第3回公開シンポジウム
• [学会発表] 可塑的形態のリアクションノームの地域変異はRAD-seqによる集団遺伝情報から読み解けるか (2018)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊, 北野 潤, 岸田 治, 道前 洋史, 永野 惇, 豊田 敦, 藤山 秋佐夫, 三浦 徹, 西村 欣也
  • 学会等名: 日本進化学会第20回大会
• [学会発表] Transcriptome resource for Pleurodeles waltl: Next-generation model species for comparative studies in developmental biology and regeneration research with vertebrate model animals (2018)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊, 鈴木 美有紀, 原本 悦和, 福井 彰雅, 井上 武, 山口 勝司, 内山 郁夫, 森 一樹, 田代 康介, 伊藤 弓弦, 竹内 隆, 鈴木 賢一, 阿形 清和, 重信 秀治, 林 利憲
  • 学会等名: 第12回日本ツメガエル研究集会・第4回次世代両生類研究会 合同シンポジウム
  • 国際学会
• [学会発表] Phylogeography and phenotypic plasticity in the Hokkaido salamander, Hynobius retardatus (2018)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Matsunami
  • 学会等名: Special Symposium to Celebrate over 50,000 citations of Saitou & Nei (1987)'s Neighbor-Joining Method paper
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Endocrine basis of predator- and prey-induced phenotypic plasticity in the Hokkaido salamander (Hynobius retadatus). (2018)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Matsunami
  • 学会等名: International Symposium "Amphibian development, regeneration, evolution and beyond"
  • 国際学会
• [学会発表] エゾサンショウウオ幼生の表現型可塑性のゲノム基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 第122回日本解剖学会総会・学術集会
  • 発表場所: 長崎大学坂本キャンパス(長崎県長崎市)
  • 年月日: 2017-03-28
  • 招待講演
• [学会発表] サンショウウオの表現型可塑性を引き起こす原因遺伝子の探索 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊, 岸田 治, 道前 洋史, 三浦 徹, 西村 欣也
  • 学会等名: NGS現場の会・第５回研究会
  • 招待講演
• [学会発表] Endocrine basis of predator- and prey-induced phenotypic plasticity in the Hokkaido salamander (Hynobius retadatus). (2017)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Matsunami, Osamu Kishida, Hirofumi Michimae, Toru Miura, Kinya Nishimura
  • 学会等名: XVI Congress of the European Society for Evolutionary Biology
  • 国際学会
• [学会発表] エゾサンショウウオの表現型可塑性における内分泌基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊, 岸田 治, 道前 洋史, 三浦 徹, 西村 欣也
  • 学会等名: 日本動物学会・第88回大会
• [学会発表] エゾサンショウウオの表現型可塑性における内分泌基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 第9回生命情報科学若手の会研究会
• [学会発表] 捕食者・被食者によって引き起こされる両生類の表現型可塑性の内分泌基盤 (2017)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 第2回イベリアトゲイモリ研究会
• [学会発表] Evolution of prey-induced phenotypic plasticity in the Hokkaido Salamander (Hynobius retardatus) (2016)
  • 著者名/発表者名: Masatoshi Matsunami, Jun Kitano, Osamu Kishida, Hirofumi Michimae, Atushi Nagano, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Naoki Osada, Toshinori Endo, Toru Miura, Kinya Nishimura
  • 学会等名: 22nd International Congress of Zoology & 87th meeting of Zoological Society of Japan
  • 発表場所: Okinawa (Japan)
  • 年月日: 2016-11-14
  • 国際学会
• [学会発表] エゾサンショウウオの表現型可塑性についての生態発生学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 第8回生命情報科学若手の会研究会
  • 発表場所: 大滝セミナーハウスおよび北海道大学
  • 年月日: 2016-10-12
• [学会発表] エゾサンショウウオの表現型可塑性についての生態発生学的研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 第2回ユニークな少数派実験動物を扱う若手が最先端アプローチを勉強する会
  • 発表場所: 岡崎コンファレンスセンター(OCC)(愛知県岡崎市)
  • 年月日: 2016-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] エゾサンショウウオの表現型可塑性についての生態発生学 (2016)
  • 著者名/発表者名: 松波 雅俊
  • 学会等名: 山口大学第6回理学部講演会
  • 発表場所: 山口大学理学部14番講義室(山口県山口市)
  • 招待講演
• [備考] inewt
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/imori/main/