| 研究課題/領域番号 |
21K05743
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
宗原 弘幸 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (80212249)
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| 研究分担者 |
藤本 貴史 北海道大学, 水産科学研究院, 准教授 (10400003)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 半クローン / 染色体不和合 / 交雑 / ホストスイッチ |
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| 研究実績の概要 |
半クローンやクローンは、雌だけを産むため個体群増殖速度が速いが、遺伝的な多様性を作り出せないなどの欠点から、系統寿命は短いと考えられてきた。しかし、アイナメ属半クローン雑種を用いた研究から、一世代で父親ゲノムを「置換」できる半クローンの特性により、母種の雄と交配することで組換え可能な子を作り出せる。本研究では、アイナメ属の系統進化の過程で、ホスト種を換えることによって半クローンと組換え世代を繰り返し、系統寿命を伸ばしてきたことを実証する。さらに半クローン配偶子が形成過程を細胞学的に解明する。
本年度は以下のことを実施した。
1. 父種ゲノムの削除機構の細胞学的観察と遺伝マーカーの作成
半クローンは、体細胞では父種と母種のゲノムが協働して雑種成体となるが、生殖細胞は母種ゲノムだけを伝える配偶子を作る。父種ゲノムが排除される仕組みを明らかにするため、卵原細胞から卵母細胞になるまでの染色体動態を蛍光観察するためのプローブ作成を行った。
2. 半クローン遺伝子のホストスイッチを経由した永続性の実証
スジアイナメゲノムの半クローン雑種には、アイナメを宿主にするアイナメ系とクジメを宿主にするクジメ系が北海道南部とロシア沿海州で見つかっている。スジアイナメは北太平洋東岸で起源し極東まで分布を広げた。その過程には、多様な環境があったが、そこを近縁種のゲノムを宿主にして乗り越えて極東にたどり着いたと考えられる。これを『ホストスイッチ仮定』とよんでいる。これを実証するために、もっとも寒冷域にまで分布するエゾアイナメを厚岸町から入手した。エゾアイナメの精子で半クローンの卵を人工受精した。その結果、受精し、孵化仔魚も他の純粋種と比較して順調に育つことがわかった。本年度は得られた稚魚のDNA量、両親種のゲノムが遺伝したことを確認した。次年度はこの雑種が半クローンかどうかを確認する。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
3か年計画の本研究では、初年度は実質的な研究の準備を整えることができれば順当と考えていた。本研究では以下の３つのことを進める予定でいる。①半クローンでは卵形成までに父親ゲノム削除することがわかっている。そこで父種ゲノム削除過程を細胞学的観察するための母種ゲノムとを識別するプローブが必要になる。初年度はその作成に着手した。②半クローンが地史的スケールにおいて北太平洋を渡る際に、途中の異なる環境下でそれぞれの環境に適した同属種をホストにしてきたことと考えた。この仮説を実証するためには、現存するさまざまな種の精子で半クローン卵を受精して確かめる必要があった。そこで北海道北部以北に生息するエゾアイナメを捕獲し実験室で飼育した。成熟後に実験室で飼育している半クローン卵と人工授精させて稚魚を得た。当初は全く受精しないことも考えられたが、成功し、稚魚の育成も進んでいる。成熟には二年要するが、研究材料が用意できた。③野外で半クローンを確認するには、成熟させ受精卵を得ないと識別できない。そのため多くの個体が必要になるが、半クローン遺伝子を検出するマーカーを作出すれば候補の推定ができるようになる。そのためには、遺伝マーカーの作成が必要になる。プローブの近辺に見つけるか、別個にスニップを探るかであるが、本年度はここは不十分であった。
①については研究協力者の藤本貴文先生によるプローブの作成が順調であること、②については、完全に成功したこと、③については未達だったこと。したがって、『やや遅れている』という評価になった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度は、ゲノム削除の細胞学的な観察については、半クローンと対照実験区である純粋種の0才魚と１才魚は通常作業などで得ており、それらを用いて卵原細胞期から組織学的観察をするとともに、プローブを使った観察も実施する。また培養によって最終成熟させ核移動期で蛍光観察できる手技を確立させるまでを行う。
エゾアイナメの精子とクジメ系半クローン雑種卵で受精した稚魚については、マイクロサテライト分析で、両親のゲノムが体細胞に遺伝したことは確認した。今年度は前項の観察と重複するが、卵形成の組織学的観察と、さらにこの観察によって性判別データが得られる。また雄が出現するようなら精子のDNA量を測定する。これまでの（エゾアイナメ以外であるが）純粋種間の交雑では低い割合であるが、半クローンと異なり雄が出現し、その雄は正常な精子を作れず多核性であった。これらの基礎的な分析を行う。
未達の半クローン遺伝子検出マーカーについては、プローブの解析と次世代シーケンサーを使った分析でスニップを見出し、半クローンを使ってテストする。またこの調査のための標本採集を行う予定である。
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