異種トゲウオ間のゲノム不適合と生殖隔離の分子機構

2011 年度 実績報告書

• 研究領域: ゲノム・遺伝子相関：新しい遺伝学分野の創成
• 研究課題/領域番号: 23113007
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 研究機関: 国立遺伝学研究所
• 研究代表者: 北野 潤 国立遺伝学研究所, 新分野創造センター, 特任准教授 (80346105)
• キーワード: 種分化 / 性染色体 / イトヨ / トミヨ

研究概要

異種ゲノムが出会った際に生じる雑種異常や異種間交雑を防ぐ生殖隔離の分子機構について、野外動物において解明された例は殆どない。申請者らはトゲウオ科魚類のイトヨとトミヨに着目し、国内外の研究者との必要な共同研究体制を整え、野外動物における種分化遺伝子の特定、及び、雑種異常の遺伝機構、エピジェネティックス機構を明らかにすることを目指している。初年度は、研究に利用するトゲウオ7種の全ゲノム解読を完了させ、また、日本海型と太平洋型の雑種不妊の有力な候補遺伝子をいくつか見いだした。現在、これらの遺伝子をクローニング中であり、完了次第、試験管内でのヒストン結合能などの生化学的機能解析、培養細胞での機能解析へと順次進めていく.また、Hiseq2000を用いてトゲウオ7種の全ゲノム解読、それに引き続いてゲノム比較を行い、また、オリゴカスタムマイクロアレイを用いてトランスクリプトーム比較を行った.その結果、まず、脳に発現する遺伝子の発現種間差を示す遺伝子がネオ性染色体に多いなど興味深い成果を得た.また、性染色体の異なる太平洋と日本海のイトヨのオスとメスの配列を解読し比較した結果、ネオY染色体の退縮はいまだ軽度であることが明らかになり、ネオ性染色体の進化を理解するEで極めて重要な知見が得られた。また、イトヨ属の近縁のトミヨ属の複数種を野外より採集し、初年度にはこれらの表現型分化について解析を行うとともに、複数種間の雑種を作出した。現在これらを水槽で育成中であり、来年度に雑種異常を観察する。また、その遺伝基盤を解明する。

現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

当初の計画通り、初年度は、次年度以降の研究基盤の確立を目指して、研究に利用するトゲウオ複数種の配列を決定することが出来た。また、次年度の研究に必要な交配系統も作出できたから。

今後の研究の推進方策

現在、雑種異常の候補遺伝子をグローニング中であり、完了次第、試験管内でのピストン結合能などの生化学的機能解析、培養細胞での機能解析へと進めていく。また、イトヨ属の近縁のトミヨ属の複数種を野外より採集し、複数種間の雑種を作出した。現在これらを水槽で育成中であり、来年度に雑種異常を観察するとともにその遺伝基盤を解明する。

研究成果

• [雑誌論文] The contribution of female meiotic drive to the evolution of neo-sex chromosomes (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., J.Kitano
  • 雑誌名: Evolution 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.1111/j.1558-5646.2012.01681.x
  • 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., A.Ishikawa, S.Mori, W.Makino, M.Kume, M.Kawata, J.Kitano
  • 雑誌名: Ecology and Evolution 巻: (in press)
  • DOI: DOI:10.1002/ece3.235
  • 査読あり
• [雑誌論文] Turnover of sex chromosomes and speciation in fishes (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., C.L.Peichel
  • 雑誌名: Environmental Biology of Fishes 巻: (in press)
  • DOI: DOI10.1007/s10641-011-9853-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Reduction of sexual dimorphism in stream-resident forms of threespine stickleback (Gasterosteus aculeatus L.) (2012)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., S.Mori, C.L.Peichel
  • 雑誌名: Journal of Fish Biology 巻: 80 ページ: 131-146
  • DOI: DOI10.1007/s10641-011-9853-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergence in sex steroid hormone signaling between sympatric species of Japanese threespine stickleback (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., Y.Kawagishi, S.Mori, C.L.Peichel, T.Makino, M.Kawata, M.Kusakabe
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 6 ページ: e29253
  • DOI: DOI10.1007/s10641-011-9853-8
  • 査読あり
• [学会発表] Neo-Sex Chromosome Formation and Speciation in the Japanese Sticklebacks (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshida K, Makino T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Hasebe M, Mori S, Peichel K, Kawata M, Toyoda A, Fujiyama A, Kitano J
  • 学会等名: OBC Symposium : Speciation and Adaptation II
  • 発表場所: 岡崎国際会議場(招待講演)
  • 年月日: 2012-03-21
• [学会発表] Physiological genomics of speciation in sticklebacks (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Kusakabe, M
  • 学会等名: 日本動物学会
  • 発表場所: 旭川クリスタルホール
  • 年月日: 2011-09-23
• [学会発表] エソロジーの新展開:トゲウオをモデルに (2011)
  • 著者名/発表者名: 北野潤、森誠一
  • 学会等名: 日本動物行動学会
  • 発表場所: 慶応大学
  • 年月日: 2011-09-10
• [学会発表] Genetic basis for invasive colonization in sticklebacks (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J
  • 学会等名: Annual Meeting for the American Fisheries Society
  • 発表場所: Washington State Convention Center
  • 年月日: 2011-09-07
• [学会発表] Genomic and functional characterization of a neo-sex chromosome important for stickleback speciation (2011)
  • 著者名/発表者名: Kitano J, Makino T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Hasebe M, Peichel K, Mori S, Kawata M
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • 発表場所: 京都大学(招待講演)
  • 年月日: 2011-07-27
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/EcoGene/
• [備考]
  • URL: http://www.nig.ac.jp/Research-Highlights/992/1055.html