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2021 年度 実績報告書

XY型からZW型への性決定システムの進化

研究課題

研究課題/領域番号 19H03269
研究機関長浜バイオ大学

研究代表者

竹花 佑介  長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (60432093)

研究分担者 安齋 賢  東北大学, 生命科学研究科, 助教 (20779467)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード性決定遺伝子
研究実績の概要

本研究では、互いに近縁でありながら異なる性決定システム(XY型およびZW型)を示すメダカ属javanicusグループの4種について、全種から性決定遺伝子を同定することで、XY型からZW型が生じた進化メカニズムを解明することを目的としている。本年度は、ゲノム解析とトランスクリプトーム解析を用いた性決定遺伝子候補の探索を中心に、以下の実験を行った。
ZW型を示すジャワメダカ(ペナン系統、マレーシア)については、これまでのゲノム解析で特定したW染色体特異的領域から複数の候補遺伝子を同定し、それらが性決定時期に発現することを見出した。さらに、これらの遺伝子をCRISPR/Cas9法でノックアウトしたところ、G0世代でZW個体がオスに分化した。したがって、これらの遺伝子のどちらか、あるいは両方が性決定に関わる可能性が高い。一方、本種のスラウェシ系統(インドネシア)はXY型であり、性染色体はメダカ9番染色体と相同であった。この染色体上に存在するDmrt1遺伝子はXでは1コピーなのに対し、Yでは30コピー以上遺伝子重複していた。このY上のDmrt1をノックアウトしたところ、G1世代においてXY個体がメスに性転換したことから、本系統の性決定遺伝子はDmrt1の重複遺伝子であることが示唆された。以上の結果から、同種内でXY型とZW型の交代が生じたことが考えられた。
また、ZW型のハブスメダカについては、ゲノム解析によってZ染色体とW染色体の配列を区別して構築し、ジャワメダカと同様にW特異的領域を探索した。その結果、多数の繰り返し配列構造のなかに複数の候補遺伝子を同定できた。

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

当初の計画に沿って各種のゲノム解析が完了し、トランスクリプトーム解析も実施できた。これにより性染色体の構造変化や性決定遺伝子候補を特定できた。また、ノックアウト系統の作出と解析についても、一定の成果を得ることができた。さらに、本年度は新たにハブスメダカからも有力な性決定遺伝子候補を特定できたことから、おおむね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

詳細なトランスクリプトーム解析を行い、性決定時期に性特異的な発現パターンを示す候補遺伝子を同定すると同時に、性分化過程を種間で比較する。性決定遺伝子候補については、遺伝子ノックアウト実験と遺伝子導入実験を行い、これらの候補遺伝子が性決定機能をもつかどうかを明らかにする。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021

すべて 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 1件、 査読あり 2件) 学会発表 (3件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Effects of synthetic sex steroid hormone exposures on gonadal sex differentiation and dynamics of a male-related gene, Gonadal soma-derived factor (Gsdf) and an estrogen up-regulated gene, Choriogenine-H (ChgH) gene expression in the euryhaline Javafish medaka, Oryzias javanicus, based on genetic sexes2021

    • 著者名/発表者名
      Myosho Taijun、Hattori Minako、Yamamoto Jun、Toda Misa、Okamura Tetsuro、Onishi Yuta、Takehana Yusuke、Kobayashi Tohru
    • 雑誌名

      Chemosphere

      巻: 274 ページ: 129893

    • DOI

      10.1016/j.chemosphere.2021.129893

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mesozoic origin and ‘out-of-India’ radiation of ricefishes (Adrianichthyidae)2021

    • 著者名/発表者名
      Yamahira Kazunori、Ansai Satoshi、Kakioka Ryo、Yaguchi Hajime、Kon Takeshi、Montenegro Javier、Kobayashi Hirozumi、Fujimoto Shingo、Kimura Ryosuke、Takehana Yusuke et al.
    • 雑誌名

      Biology Letters

      巻: 17 ページ: 20210212

    • DOI

      10.1098/rsbl.2021.0212

    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] スラウェシ産ジャワメダカでは多重重複したDmrt1がオス決定に関与する2021

    • 著者名/発表者名
      村田芽吹、安齋賢、竹花佑介
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会、オンライン/米子
  • [学会発表] マーモラタスメダカY染色体特異的エンハンサーの機能解析2021

    • 著者名/発表者名
      立道花林、竹花佑介
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会、オンライン/米子
  • [学会発表] インドメダカとハブスメダカにおけるオス分化因子Gsdfの解析2021

    • 著者名/発表者名
      木村優太、竹花佑介、小川聖貴
    • 学会等名
      日本動物学会第92回大会、オンライン/米子
  • [図書] 実験動物の技術と応用 入門編 増補改訂版2021

    • 著者名/発表者名
      日本実験動物協会 編
    • 総ページ数
      200
    • 出版者
      アドスリー
    • ISBN
      978-4-910513-01-0
  • [図書] 実験動物の技術と応用 実践編 増補改訂版2021

    • 著者名/発表者名
      日本実験動物協会 編
    • 総ページ数
      396
    • 出版者
      アドスリー
    • ISBN
      978-4-910513-02-7

URL: 

公開日: 2022-12-28  

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