| 研究課題/領域番号 |
17J00581
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| 研究機関 | 東京農業大学 |
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研究代表者 |
岩田 大生 東京農業大学, 国際食料情報学部, 特別研究員(PD) (00829806)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-26 – 2020-03-31
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| キーワード | シジミチョウ科 / ヤマトシジミ / 色模様進化 / 表現型可塑性 / 冷却処理 / 薬剤処理 / 遺伝的同化 / 遺伝子発現解析 |
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| 研究実績の概要 |
ヤマトシジミの生息北限域である青森県深浦町において、変化型（外流れ型、内流れ型、消失型）が夏に大発生した。これは、蛹に対する冷却ショックにより誘導された変化型が遺伝的に固定化されている最中の事象を観察した可能性がある（Otaki et al., BMC Evol Biol 10: 252, 2010）。このように、野外における遺伝的同化による斑紋進化が示唆されているヤマトシジミを中心に実験するとともに、他のシジミチョウにおいても同様の斑紋進化機構が適用可能かを検証することで、表現型可塑性がチョウの斑紋進化と多様性の創出に与える影響を明らかにすることが本研究の主な目的である。これを達成するために、（１）行動実験により同類交配の検証、（２）生理学的・薬理学的実験によりシジミチョウ共通の斑紋変化誘導要因と変化機構の検証、（３）遺伝子発現解析により変化型の原因遺伝子の探索と特定を行う必要がある。平成29年度では、（２）と（３）が行われた。（２）では、過去の実験データの解析を行った結果、ベニシジミとヤマトシジミの両種において、冷却処理だけでなく、タングステン酸ナトリウムの投与でも外流れ型の誘導を確認できた。（３）では、冷却処理後の正常型（正常の色模様）と外流れ型の蛹の翅組織からTotal RNAの抽出を行った。Total RNAは東京農業大学の内山博允博士に解析を依頼し、以下のことが行われた。Hiseq 2500により100bpのペアエンドが読まれ、得られたリードデータのトリミングが行われ、de novo アセンブリがTrinityにより行われた。その後、アセンブリにより得られた転写物の配列を使用してCLC Genomics Workbenchにより、マッピング及び発現量の計算、統計解析などの発現解析をし、翅を採取した蛹のステージごとに正常型と外流れ型の発現変動遺伝子が得られた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
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
研究実績の概要で記述した（１）～（３）に関しては、研究協力者の都合上実験が前後しており、（３）の次世代シーケンサーを用いる実験を平成29年度のうちに基本的に終わらせる必要ができたため、遺伝子発現解析に専念した。時間があまりなかったため、ベニシジミを用いた遺伝子発現解析と、タングステン酸ナトリウム投与個体を用いた遺伝子発現解析は中止し、その代わりヤマトシジミの冷却処理個体を用いて遺伝子発現解析に専念した。その結果、次世代シーケンサーに使用するTotal RNA 抽出用の蛹の翅組織のストックが終了した。さらに、次世代シーケンサーから得たリードデータを用いてin silico解析を行い発現変動遺伝子まで得ることができた。（３）は、（１）～（３）の実験の中で手間と時間が一番掛かり、うまくいく可能性も低かったため、平成29年度に順調に進んだことはかなり大きい。これにより、平成30年度以降からは（１）と（２）に専念できるようになった。また、（２）においても、冷却処理やタングステン酸ナトリウムの投与による外流れ型の誘導を確認できた。この結果は、（２）に関する研究をヤマトシジミとベニシジミ以外のシジミチョウにおいても試みていくことを考えているが、それらの実験が順調に進むことを示唆している。（１）においては、平成29年度中に実験を行うことはできなかったが、日本学術振興会特別研究員ＰＤ採用以前に事前実験をしており、実験方法はほぼ確立している。そのため、（１）も今後順調に進むものと思われる。以上のことより、現在までの実験は概ね順調に進んでいるといえるだろう。
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| 今後の研究の推進方策 |
現在までの進捗状況で記載したように、平成30年度以降からは（１）と（２）に専念できるようになった。しかしながら、現在の実験室のサイズと設備を考えると（１）と（２）を同時に進めるのはおそらく難しいため、平成30年度は（１）の行動実験を重点的に行っていく予定であり、冷却処理によって誘導した外流れ型を用いてオスによる同類交配を検証する予定である。一方、（２）の生理学的・薬理学的実験に関しては平成31年度から行うことを予定しているが、平成30年度においても可能であれば少しでも進めるつもりである。平成30年度以降は、この生理学的・薬理学的実験に際し、海外にZizeeria knysnaを採集することも当初は予定していたが、これも予算と時間の都合上かなり厳しいため、日本国内の他のシジミチョウを代わりに使用することを現在検討中である。また、仮に海外にいくとしても平成31年度になるものと思われる。（３）の遺伝子発現解析に関しては、平成29年度はかなり順調に進んだため、現在はRNA-seqにより得られたリードデータをもとに、 in silico 解析を内山博士に行ってもらっている。in silico 解析では発現変動遺伝子を得るところまでできたので、それらを時系列にみてみるなど、より詳細な解析を今後進めて行く予定であり、現在はその点に関する話し合いを進めている。さらに、in silico 解析をするにあたり、琉球大学の大瀧丈二准教授からヤマトシジミのゲノムデータを送って頂いたので、そのデータを用いての解析に関しても話し合っている最中である。
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