分子進化学的手法によるショウジョウバエ系統関係の解析

1996 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 06640906
• 研究機関: 東京都立大学
• 研究代表者: 青塚 正志 東京都立大学, 理学部, 助教授 (40106604)
• 研究分担者: 田村 浩一郎 東京都立大学, 理学部, 助手 (00254144) ; 藤田 弘 東京都立大学, 理学部, 助手 (20094279)
• キーワード: ショウジョウバエ / 分子系統樹 / アルコール脱水素酵素 / ハワイ産ショウジョウバエ / ミトコンドリアDNA

研究概要

分類体系が高度に構築されているショウジョウバエは、進化の重要な研究対象として多くの研究者の注目を集めてきた。分類体系に関する研究で広く受け入れられてきたのはThrockmorton(1962,1975)よるものであるが、近年Grimaldi(1990)が大規模な再構築を行い、大きな論議を呼んだ。その結果、分子データを指標にしたショウジョウバエ分類体系の再検討が盛んに行われるようになった。本研究はアルコール脱水素酵素(ADH)遺伝子、ミトコンドリアDNAの塩基配列を指標に、ショウジョウバエ科全体に渡る系統関係の再検討を目的とする。平成6年度に、PCR法による増幅法の検討から研究を開始し、改良を加えながら最終的にはアルコール標本1個体から抽出したDNAを鋳型にして十分な量の目的のDNAを増幅する系を確立した。その結果、保存維持していた貴重な種の標本と、飼育維持種あるいは新たに採集した種の合計42種についてADH塩基配列を、28種についてミトコンドリアND2遺伝子領域の塩基配列を決定した。これらの種は4属、7亜属の広範囲に及んでいる。ADH塩基配列から得られた分子系統樹は、ショウジョウバエ科の属、亜属、種群間の系統関係を探るのに、数理統計学的にも非常に信頼性の高いものとなった。一方、ND2塩基配列は種群内の近縁な種間系統関係を探る目的に極めて有効であった。系統樹は、全体としてはThrockmortonの説を支持するものとなったが、いくつかの点で両説とも異なる興味深い結果が得られた。特に、外部形態の特異的な進化によって進化学者の注目を集めているHawaiian Drosophilaが、これまでの定説とは異なりviriris-repleta放散の中で生じたという示唆は貴重である。また、いくつかの分類群で分子レベルでの進化機構と、形態、染色体の進化機構の違いを示す結果も得られたが、今後の研究方向を示唆するものとして重要である。本研究で導かれた結論の検証や、新たに生じた疑問、問題点を解決するにはさらに多くの種についての情報が必要であるが、当初の目的・計画は十分に達成されたと考える。

研究成果

• [文献書誌] Watabe H- a.et al.: "A Karyotype study on the Drosophila robusta species- group (Diptera : Drosophilidae)" Zool.Sci.14(in press). (1997)
• [文献書誌] Komiya.K.et al.: "Evolution of the noncoding regions in Drosophila mitochondrial DNA : Two intergenic regions." Biochemical.Genetics. 33. 73-82 (1995)
• [文献書誌] Ohsako,T.et al.: "The origins of the Japanese mainland population of Drosophila albomicans." Japanese.Journal.Genetics. 69. 183-194 (1994)
• [文献書誌] Aotsuka,T.et al.: "Geographic variation in mitochondrial DNA of Drosophila immigrans." Zoological Studies. 31. 29-38 (1994)
• [文献書誌] Kumar,S.et al.: "MEGA : Molecular Evolutionary Genetics Analysis software for microcomputers." CABIOS. 10. 189-191 (1994)
• [文献書誌] Tamura,K.: "Model selection in the estimation of the number of nucleotide substitutions." Mol.Biol.Evol.11. 154-157 (1994)
• [文献書誌] Tamura,K.et al.: "Current Topics on Molecular Evolution" Origin of Hawaiian drosophilids inferred from alcohol dehydrogenase gene sequences., 9 (1996)