新規ニッチへの進出能の違いを生む遺伝基盤

2021 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 19H01003
• 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, ゲノム・進化研究系, 教授 (80346105)
• 研究分担者: 石川 麻乃 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 准教授 (20722101)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2022-03-31
• キーワード: 種分化 / クロマチン / 適応進化

研究実績の概要

本課題では、淡水環境への適応に重要な遺伝子を同定し、当該遺伝子座におけるクロマチン構造上の特徴を見出すことである。本年度は、淡水進出の鍵となる遺伝子について、機能解析のためにノックアウトを実施した。その結果、淡水進出に際して変化する多数の形質（体サイズ、繁殖時期、ホルモン量など）を同時に変える鍵遺伝子であることを明らかにした。この遺伝子の適応度への影響を解析するために、海型と淡水型のF2雑種を作出し、メソコスムに放流し、メソコスムにおける適応度を解析しRAD-seq（Restriction Site Associated DNA Sequence）にてジェノタイピングを実施した。また、さまざまなエコタイプについて、ATACシークエンス（Assay for Transposase-Accessible Chromatin with high-throughput sequencing）と修飾ヒストン抗体てCUT&Tag（Cleavage Under Targets and Tagmentation）-シークエンスを実施した。その結果、エコタイプ間で上記の遺伝子を含むいくつかの領域でクマチン状態が異なることを見出した。また、エコタイプ間でのクロマチンの違いを生み出す遺伝基盤を解明するために、QTL（Quantitative Trait Loci：量的形質遺伝子座）解析を実施した。これらデータをまとめて論文化にもっていける状態になった。

現在までの達成度 (段落)

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和3年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] University of Nottingham(英国)
  • 国名: 英国
  • 外国機関名: University of Nottingham
• [国際共同研究] Indonesian Institute of Science/Sam Ratulangi University(インドネシア)
  • 国名: インドネシア
  • 外国機関名: Indonesian Institute of Science/Sam Ratulangi University
• [国際共同研究] University of Connecticut/Loyola University Chicago(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: University of Connecticut/Loyola University Chicago
• [国際共同研究] Institut Jacques Monod(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: Institut Jacques Monod
• [雑誌論文] Genetics basis of speciation and adaptation: From loci to causative mutations (2022)
  • 著者名/発表者名: Kitano, J., Ishikawa, A., Ravinet, M., and Courtier-Orgogozo, V.
  • 雑誌名: Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Convergent copy number increase of genes associated with freshwater colonisation in fishes (2022)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, A., Yamanouchi, S., Iwasaki, W., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Speciation and adaptation research meets genome editing (2022)
  • 著者名/発表者名: Ansai, S., and Kitano, J.
  • 雑誌名: Philosophical Transactions of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of a chromosome-level Japanese stickleback species genome using ultra-dense linkage analysis with single-cell sperm sequencing (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshitake Kazutoshi、Ishikawa Asano、Yonezawa Ryo、Kinoshita Shigeharu、Kitano Jun、Asakawa Shuichi
  • 雑誌名: NAR Genomics and Bioinformatics 巻: 4 ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Copy number variation of a fatty acid desaturase gene Fads2 associated with ecological divergence in freshwater stickleback populations (2021)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa Asano、Stuart Yoel E.、Bolnick Daniel I.、Kitano Jun
  • 雑誌名: Biology Letters 巻: 17 ページ: 20210204
  • DOI: 10.1098/rsbl.2021.0204
• [雑誌論文] Multiple paths to the same destination: Influence of gene flow on convergent evolution (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamasaki Yo Y.、Kitano Jun
  • 雑誌名: Molecular Ecology 巻: 30 ページ: 1939～1942
  • DOI: 10.1111/mec.15896
• [雑誌論文] Tempo and mode in karyotype evolution revealed by a probabilistic model incorporating both chromosome number and morphology (2021)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Kohta、Kitano Jun
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 17 ページ: e1009502
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1009502
• [雑誌論文] Genetic basis for variation in the number of cephalic pores in a hybrid zone between closely related species of goby, <i>Gymnogobius breunigii</i> and <i>Gymnogobius castaneus</i> (2021)
  • 著者名/発表者名: Kakioka Ryo、Kume Manabu、Ishikawa Asano、Ansai Satoshi、Hosoki Takuya K、Yamasaki Yo Y、Nagano Atsushi J、Toyoda Atsushi、Kitano Jun
  • 雑誌名: Biological Journal of the Linnean Society 巻: 133 ページ: 143～154
  • DOI: 10.1093/biolinnean/blab033
• [雑誌論文] Genome editing reveals fitness effects of a gene for sexual dichromatism in Sulawesian fishes (2021)
  • 著者名/発表者名: Ansai Satoshi、Mochida Koji、Fujimoto Shingo、Mokodongan Daniel F.、Sumarto Bayu Kreshna Adhitya、Masengi Kawilarang W. A.、Hadiaty Renny K.、Nagano Atsushi J.、Toyoda Atsushi、Naruse Kiyoshi、Yamahira Kazunori、Kitano Jun
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 ページ: 1350
  • DOI: 10.1038/s41467-021-21697-0
• [雑誌論文] Patterns of genomic divergence and introgression between Japanese stickleback species with overlapping breeding habitats (2021)
  • 著者名/発表者名: Ravinet Mark、Kume Manabu、Ishikawa Asano、Kitano Jun
  • 雑誌名: Journal of Evolutionary Biology 巻: 34 ページ: 114-127
  • DOI: 10.1111/jeb.13664
• [学会発表] トゲウオにおける新規環境適応における遺伝子発現の進化 (2022)
  • 著者名/発表者名: 北野潤
  • 学会等名: 日本生態学会