メス特異的性染色体Wの進化をカイコとクワコの比較ゲノムから明らかにする

2009 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 21380042
• 研究機関: 独立行政法人農業生物資源研究所
• 研究代表者: 門野 敬子 独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫ゲノム研究・情報解析ユニット, 上級研究員 (40355722)
• 研究分担者: 三田 和英 独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫科学研究領域, 特任上級研究員 (30159165) ; 阿部 広明 東京農工大学, 大学院・共生科学技術研究院, 助教 (80222660) ; 前川 秀彰 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター・分子生命科学研究施設・遺伝子機能解析学分野, 教授 (60100096) ; 中島 裕美子 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター・分子生命科学研究施設・遺伝子機能解析学分野, 准教授 (70244340) ; 行弘 研司 独立行政法人農業生物資源研究所, 昆虫ゲノム研究・情報解析ユニット, 主任研究員 (50343992)
• キーワード: クワコ / 性染色体 / ゲノム / 進化 / カイコ / 性決定 / Z / W

研究概要

カイコW染色体において性決定遺伝子の候補となる、2つのzinc-finger遺伝子(z1、z20)を単離・解析した。しかし、これらの遺伝子は日本クワコのWにはなく、さらに、日本クワコWと中国・韓国クワコWの構造が全く異なることを発見した。そこで、インド2、中国6、台湾2、韓国2、日本11地域のクワコのW染色体、ミトコンドリアDNA、および常染色体上の遺伝子をPCRにより解析した。アジア広域におけるクワコWの分散地図を作成し、また、系統解析により、どのようにして2つの異なるWが誕生したかを推定した。
Wの構造から次の3グループに分類された。【カイコW型】全ての東アジア大陸のサンプル、【日本クワコW型】全ての日本クワコのサンプル、【その他】全てのインドクワコサンプル。現在マーカーなし。インドのクワコはクワコに近い近縁種である可能性が高い。また、Wマーカーの変異速度は常染色体のものと比べて3～10倍遅いことが分かった(平均値はミトコンドリア:常染色体:W染色体=1:0.63:0.12)。推論として、クワコは約1400万年前にインド方面から東アジア方面に拡散し、約700万年前に大陸の一系統でzinc-finger遺伝子が常染色体からWに転座することによって新規Wの先祖型が誕生したが、この新規Wは中立的で小規模集団でしかなかった。W上のzinc-finger遺伝子は重複によってコピー数を増やした(30万年前)。この時期に新規Wは性決定に有利な変異を獲得し大陸内で急激に広まった。現在大陸に存在するカイコ型Wは全て4コピーのものである。日本列島は約10万年前に大陸から地理的隔離して新規Wの侵入はなかった。このようにして異なるWの分布が生じたと考えられる。しかし、インド北東部、シベリアなど、サンプルの得られていない地域があり、推論を裏付けるためにもこれらの地域のサンプル収集が必要である。

研究成果

• [雑誌論文] 亜熱帯に生息する昆虫・クモ類に見出される転移因子マリナー様配列の水平伝播機構の解析 (2010)
  • 著者名/発表者名: 奥間政一郎, 川西祐一, 佐々木健志, 日高道雄, 前川秀彰, 中島裕美子
  • 雑誌名: Entomotech 34(in press)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification and molecular characterization of a sex chromosome rearrangement causing a soft and pliable (spli) larval body phenotype in the silkworm, Bombyx mori. (2010)
  • 著者名/発表者名: Fujii T, Kuwazaki S, Yamamoto K, Abe H, Ohnuma A, Katsuma S, Mita K, Shimada T.
  • 雑誌名: Genome 53(1) ページ: 45-54
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of 2nd chromosome region translocated onto the W chromosome by RFLP with EST-cDNA clones in the Gensei-kouken strains of the mulberry silkworm, Bombyx mori L (2010)
  • 著者名/発表者名: Sivaramakurup Sreekumar, Keiko Kadono-Okuda, Ken-ichi Nagayasu, Wajiro Hara
  • 雑誌名: Genetics and Molecular Biology 33(1) ページ: 27-35
  • 査読あり
• [学会発表] カイコ濃核病ウイルス抵抗性遺伝子、nsd-1とnsd-2の分布 (2010)
  • 著者名/発表者名: 門野敬子・Dorington O.Ogoyi・城所久良子・味村正博・小瀬川英一・伴野豊・前川秀彰・中島裕美子, ・行弘研司・伊藤克彦・山本公子・三田和英
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第80回記念大会.平成22年度 蚕糸・昆虫利用学術講演会
  • 発表場所: 長野県上田
  • 年月日: 2010-04-04
• [学会発表] 日本産クワコのミトコンドリアCO1遺伝子の塩基多型にもとづく集団間分化の検討 (2010)
  • 著者名/発表者名: 行弘研司、岩田和也、冨田秀一郎、河本夏雄、門野敬子、伊藤雅信、伴野豊、木内信
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第80回記念大会.平成22年度 蚕糸・昆虫利用学術講演会
  • 発表場所: 長野県上田
  • 年月日: 2010-04-04
• [学会発表] カイコ・クワコのBmTNMLローカスにおける、転移因子の挿入と切り出しイベントの年代推定 (2010)
  • 著者名/発表者名: 中島裕美子・川西祐一・前川秀彰・行弘研司・間野修平
  • 学会等名: 日本蚕糸学会第80回記念大会.平成22年度 蚕糸・昆虫利用学術講演会
  • 発表場所: 長野県上田
  • 年月日: 2010-04-03
• [学会発表] The application of the MLE sequences as the "Migration Trace Indicator" among the different population of the same species. (2009)
  • 著者名/発表者名: NAKAJIMA Yumiko, KAWANISHI Yuichi, MANO Shuhei, MAEKAWA Hideaki
  • 学会等名: International Symposium of Marine Genomics, December 15-18, Okinawa, Japan
  • 発表場所: Okinawa, Japan
  • 年月日: 20091215-20091218
• [学会発表] The analysis of the specific mariner Transposon in some insects, BmTNML locus and the R2 retrotransposable elements of B.mandarina compared with those of B.mori. (2009)
  • 著者名/発表者名: Y.Kawanishi, Y.Kamauchi, S.Okuma, S.Mano, Y.Banno, S.K.Nho, Yu-Feng Hsu, K.Ueda, M.Yago, K.Odagiri, T.H.Eickbush, H.Maekawa, Y.Nakajima
  • 学会等名: The 6th Asia-Pacific Congress of Entomology, October 18-22, Beijing, 2009, China
  • 発表場所: Beijing, China
  • 年月日: 20091018-20091022
• [学会発表] Molecular genetics of densovirus resistance in the silkworm, Bombyx mori (2009)
  • 著者名/発表者名: K.Kadono-Okuda, D.O.Ogoyi, K.Kidokoro, M.Ajimura, E.Kosegawa, Y.Banno, H.Maekawa, Y.Nakajima, K.Yukuhiro, K.Ito, K.Yamamoto, K.Mita
  • 学会等名: International Symposium on Bombyx mori Functional Genomics and Modern Silk Road
  • 発表場所: 中国重慶
  • 年月日: 2009-10-23
• [学会発表] カイコ濃核病ウイルス抵抗性の分子遺伝学 (2009)
  • 著者名/発表者名: 門野敬子, Dorington O.Ogoyi, 城所久良子, 味村正博, 小瀬川英一, 伴野豊, 前川秀彰, 中島裕美子, 行弘研司, 伊藤克彦, 山本公子, 三田和英
  • 学会等名: 日本遺伝学会大会ワークショップ
  • 発表場所: 長野県上田
  • 年月日: 2009-09-18
• [図書] Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera (Densovirus Resistance in Bombyx mori) (2010)
  • 著者名/発表者名: Kadono-Okuda Keiko(分担)
  • 総ページ数: 362
  • 出版者: CRC Press
• [図書] Molecular Biology and Genetics of the Lepidoptera (Sex Chromosomes and Sex Determination in Bombyx mori) (2010)
  • 著者名/発表者名: Abe Hiroaki, Fujii Tsuguru, Shimada Toru(分担)
  • 総ページ数: 362
  • 出版者: CRC Press
• [図書] 分子昆虫学 ポストゲノムの昆虫研究 (1.5突然変異遺伝子の単離) (2009)
  • 著者名/発表者名: 門野敬子(分担)
  • 総ページ数: 426
  • 出版者: 共立出版株式会社