侵略的外来種におけるボトルネック後の遺伝的多様性維持と低温適応機構解明

• 研究課題/領域番号: 17H03728
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 東北大学
• 研究代表者: 牧野 能士 東北大学, 生命科学研究科, 教授 (20443442)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2021-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2020年度)
• 配分額: 17,680千円 (直接経費: 13,600千円、間接経費: 4,080千円); 2020年度: 3,770千円 (直接経費: 2,900千円、間接経費: 870千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 3,900千円 (直接経費: 3,000千円、間接経費: 900千円); 2017年度: 6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)
• キーワード: 適応進化 / 侵略的外来種 / 環境適応 / adaptation / invasive species / 遺伝的多様性 / 低温適応

研究成果の概要

本研究の目的は、短期間で過酷な寒冷地にも侵入したアメリカザリガニの高い環境適応能力の遺伝的基盤を明らかにすることである。アメリカザリガニの低温適応に関わる遺伝子座を推定するため、札幌、青森、鎌倉から採取したアメリカザリガニのゲノムDNAを用いてゲノムリシークエンスを実施した。その結果、札幌集団において頻度の高いアリルの近隣に低温応答する遺伝子を複数見出した。このうちRho GTPase regulating proteinをコードする遺伝子が、低温条件下の札幌集団で急激に発現量が上昇していた。これらの結果は、本遺伝子が関わる分子経路が札幌集団の低温への適応に寄与している可能性を示唆している。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究ではアメリカザリガニの低温適応に関わる複数の遺伝子候補を見出した。温度への適応は他の外来種の侵入・分布拡大メカニズムと共通する可能性が高く、外来種全体の侵入メカニズムの理解に繋がると期待できる。注目度の高い外来種の侵略性に関わるメカニズムの解明に取り組んだ本研究の社会的な意義は大きい。

研究成果

• [雑誌論文] Accumulation of deleterious mutations in landlocked threespine stickleback populations (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Ravinet, M., Makino, T., Toyoda, A., Kokita, T., Mori, S., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 12 号: 4 ページ: 479-492
  • DOI: 10.1093/gbe/evaa065
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Sensitivity to gene dosage and gene expression affects genes with copy number variants observed among neuropsychiatric diseases (2020)
  • 著者名/発表者名: aria Yamasaki, Takashi Makino, Seik-Soon Khor et al
  • 雑誌名: BMC Medical Genomics 巻: Mar 29 号: 1 ページ: 55-55
  • DOI: 10.1186/s12920-020-0699-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Invasive invertebrates associated with highly duplicated gene content (2019)
  • 著者名/発表者名: Makino T and Kawata M
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: in press 号: 7 ページ: 1652-1663
  • DOI: 10.1111/mec.15019
  • 査読あり
• [雑誌論文] JmjC domain-encoding genes are conserved in highly regenerative metazoans and are associated with planarian whole-body regeneration (2019)
  • 著者名/発表者名: Cao P, Kumagai N, Inoue T, Agata K and Makino T.
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 11(2) 号: 2 ページ: 552-564
  • DOI: 10.1093/gbe/evz021
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Genomic features of asymmetric evolution in ohnologs (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧野能士
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 生態系が駆動するゲノム進化 (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧野能士
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 招待講演
• [学会発表] Genome evolution of vertebrates after whole genome duplications (2020)
  • 著者名/発表者名: 牧野能士
  • 学会等名: 日本分子生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] Invasive animal genomes with high duplicated gene content (2017)
  • 著者名/発表者名: Takashi Makino
  • 学会等名: 第6回生命医薬情報学連合大会
  • 招待講演
• [備考] 進化ゲノミクス分野
  • URL: https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/evolgenomics
• [備考] 進化ゲノミクス研究室
  • URL: https://www.lifesci.tohoku.ac.jp/evolgenomics