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シナプス接続の獲得/喪失による生殖隔離の進化とその分子基盤

研究課題

研究課題/領域番号 19K22453
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
研究機関名古屋大学

研究代表者

石川 由希  名古屋大学, 理学研究科, 講師 (70722940)

研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2021年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2020年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円)
2019年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
キーワード配偶者選好性 / 生殖隔離 / フェロモン / シナプス接続 / ショウジョウバエ / フェロモン選好性 / 神経接続
研究開始時の研究の概要

行動的な生殖隔離の進化は、種分化や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。生殖隔離の進化には脳内の情報処理プロセスの変化が重要であると考えられるが、神経回路の複雑性のためその機構は未知であった。私はフェロモンに対する選好性の進化によって生殖隔離を実現したショウジョウバエをモデルにこの解明に挑戦する。これまでの研究から、私はこの生殖隔離の進化が『フェロモンの特徴抽出回路におけるシナプス接続の獲得/喪失による』という作業仮説を立てた。本研究は、モデル生物の近縁種に遺伝学的ツールを導入して比較し、この仮説を検証する。さらに、このシナプス接続の進化を決める分子発生遺伝機構を探索する。

研究成果の概要

配偶者選好性の分化は、生殖隔離や性選択を介してさらなる形質進化を駆動する。配偶者選好性の分化には脳内の情報プロセスの変化が重要であると考えられるが、神経回路の複雑性のためその機構は殆どわかっていなかった。本研究では、フェロモン選好性の進化によって生殖隔離を実現したショウジョウバエをモデルにこの解明に挑戦した。フェロモン選好性に関連するppk23-P1神経回路を構成する7種のニューロン群の形態、機能、シナプス結合をキイロショウジョウバエと雑種で比較し、雑種において失われたシナプス接続を特定した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同種を配偶相手として好み、異種を避ける性質(同種に対する配偶者選好性)は、さまざまな動物に広く保存されている。一方で、配偶者選好性は種分化に伴い、速やかに分化する。どのような神経回路の変化が、この分化を実現しているのだろうか?本研究では、神経科学や遺伝学のモデル生物であり、遺伝学的ツールや神経回路情報の豊富なショウジョウバエを使い、この問いに挑んだ。その結果、神経回路内の特定の神経接続の喪失が配偶者選好性の進化に重要であった可能性を明らかにした。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2022 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (3件) (うち国際共著 1件、 査読あり 3件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (12件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Biology and ecology of the Oriental flower-breeding <i>Drosophila elegans</i> and related species2022

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Yuki、Kimura Masahito T.、Toda Masanori J.
    • 雑誌名

      Fly

      巻: 16 号: 1 ページ: 207-220

    • DOI

      10.1080/19336934.2022.2066953

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Wiring patterns from auditory sensory neurons to the escape and song-relay pathways in fruit flies.2020

    • 著者名/発表者名
      Hyunsoo Kim,Mihoko Horigome,Yuki Ishikawa,Feng Li,J Scott Lauritzen,Gwyneth Card,Davi D Bock,Azusa Kamikouchi
    • 雑誌名

      The Journal of comparative neurology

      巻: 24877 号: 12 ページ: 1-31

    • DOI

      10.1002/cne.24877

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Stereotyped Combination of Hearing and Wind/Gravity-sensing Neurons in the Johnston窶冱 Organ of Drosophila.2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa,Mao Fujiwara,Junlin Wong,Akari Ura,Azusa Kamikouchi
    • 雑誌名

      Frontiers in Physiology

      巻: 10 ページ: 1552-1552

    • DOI

      10.3389/fphys.2019.01552

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] カザリショウジョウバエはどのように花を選ぶのか?2022

    • 著者名/発表者名
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] カザリショウジョウバエの訪花行動と関連する感覚やシグナルの同定2021

    • 著者名/発表者名
      石川由希
    • 学会等名
      ショウジョウバエ多様性研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 花に依存して生きるカザリショウジョウバエの訪花生態とゲノム編集、遺伝学的ツールの導入2021

    • 著者名/発表者名
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • 学会等名
      第44回日本分子生物学会年会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Drosophila elegans as a new model for understanding the neural mechanism of flower recognition2021

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa, Kohei Fujii, Yuto Hayashi, Hiroki Takekata, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi
    • 学会等名
      第14回日本ショウジョウバエ研究集会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] カザリショウジョウバエの訪花選好性と、訪花を受ける花の性質の(非)共通性2021

    • 著者名/発表者名
      石川 由希, 藤井 航平, 林 優人, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • 学会等名
      日本進化学会第23回東京大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 花に棲むカザリショウジョウバエの訪花選好性2021

    • 著者名/発表者名
      石川 由希, 林 優人, 藤井 航平, 武方 宏樹, 田中 良弥, 上川内 あづさ
    • 学会等名
      日本生態学会第68回全国大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 花に棲むカサ&#12441;リショウシ&#12441;ョウハ&#12441;エの訪花選好性2020

    • 著者名/発表者名
      石川由希, 林優人, 藤井航平, 武方宏樹, 田中良弥, 上川内あづさ
    • 学会等名
      日本進化学会第22回オンライン大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Identifying auditory neurons that shape song selectivity in two Drosophila species2020

    • 著者名/発表者名
      Takuro Ohashi, Yuki Ishikawa, Takeshi Awasaki, Su Matthew, Azusa Kamikouchi
    • 学会等名
      JSCPB 2020 Yamagata
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Song exposure modifies the male courtship strategy to chase females in Drosophila melanogaster2020

    • 著者名/発表者名
      Azusa Kamikouchi, Yuki Ishikawa, Takuya Maekawa, Daisuke Takaichi
    • 学会等名
      JSCPB 2020 Yamagata
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Flower-visiting behavior of Drosophila elegans in Okinawa2020

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa, Yuto Hayashi, Kohei Fujii, Hiroki Takekata, Ryoya Tanaka, Azusa Kamikouchi
    • 学会等名
      JSCPB 2020 Yamagata
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] Evolution of neural circuit for chemical communication in Drosophila2019

    • 著者名/発表者名
      Yuki Ishikawa,Naoki Maeda,Azusa Kamikouchi
    • 学会等名
      Neuro 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 性フェロモン選好性の進化的逆転をもたらす神経基盤2019

    • 著者名/発表者名
      石川 由希
    • 学会等名
      第21回日本進化学会年大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2023-01-30  

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