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2022 年度 実施状況報告書

フナ類におけるクローン繁殖の分子基盤の解明からその応用まで

研究課題

研究課題/領域番号 21K14919
研究機関国立研究開発法人理化学研究所

研究代表者

三品 達平  国立研究開発法人理化学研究所, 生命機能科学研究センター, 基礎科学特別研究員 (40830162)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
キーワードフナ / クローン繁殖 / 遺伝基盤 / 減数分裂 / 受精卵
研究実績の概要

本研究の目的は、クローン繁殖の責任候補遺伝子が絞り込まれているコイ科フナ属魚類をモデルとして、減数分裂における染色体分配の制御機構および、受精後の核構造の制御機構の理解、その応用によるクローン繁殖動物の作出を目指すことである。二年目である2022年度は、主に(1)クローン繁殖をするフナ類のゲノム組成の解明(2)進化ゲノム解析によって同定されたクローン繁殖の責任候補遺伝子(変異)による表現型の再現実験 を実施した。
(1)クローン繁殖をするフナのゲノム組成の詳細について全ゲノム解読データを用いて解析した。その結果、有性生殖をするフナからの遺伝子浸透によってゲノムが組換えを伴いながらダイナミックに置き換わってきたことが示された。また、同定された責任候補遺伝子の多くでコピー数の増加が示唆された。
(2)進化ゲノム解析によって同定されたクローン繁殖の責任候補遺伝子(変異)のうち、組換えの欠如に関与すると考えられる候補遺伝子を欠損させたゼブラフィッシュにおいて、クローン繁殖をするフナと同様の形質が見られるかを検討した。その結果、候補遺伝子を欠損したゼブラフィッシュでは組換えの欠失が認められるものの卵母細胞は成熟し、部分的に表現型を再現できた。しかしながら、極体放出が起こるなどフナの表現型とは異なる部分が認められるため、複数の分子機構について同時に遺伝子操作をする実験を進めている。
また、本研究課題の関連研究である、クローン繁殖をするフナがキンギョと交雑することで緋色のクローン繁殖をするフナが生じることを報告する論文を出版した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

1: 当初の計画以上に進展している

理由

前年度の第一極体放出の抑制に加え、2022年度は組換えの欠如についても候補遺伝子の遺伝子操作実験によってフナ属魚類でみられるクローン繁殖の表現型をゼブラフィッシュにおいて部分的に再現することに成功した。また、クローン繁殖をするフナのゲノム組成の詳細が明らかになり、組換えを伴う遺伝子浸透パターンが可視化されたことで、その進化史が鮮明になった。
これらの進展に加え、クローン繁殖をするフナがキンギョと交雑することで緋色のクローン繁殖をするフナが生じることを報告する論文を出版できた。以上のように、おおむね順調に進展している。

今後の研究の推進方策

2022年度の研究結果によって、フナ類におけるクローン繁殖の分子基盤は、複数の細胞学的パスウェイの変化が同時に起こることが重要であると示唆された。そこで、分子基盤に関する証拠をより強固なものとするために(1)ゼブラフィッシュを対象に複数パスウェイの遺伝子操作実験を同時に遂行する。また、(2)クローン繁殖をするフナにおいて責任候補変異をもつアリルをノックダウンした際に有性型の形質に戻るかを調べる。また、これまで成果をまとめて論文としてまとめる。

  • 研究成果

    (6件)

すべて 2023 2022 その他

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (2件) 備考 (1件)

  • [雑誌論文] The detailed population genetic structure of the rare endangered latid fish akame Lates japonicus with extremely low genetic diversity revealed from single-nucleotide polymorphisms2023

    • 著者名/発表者名
      Naito Takuya、Nakayama Kouji、Takeshima Hirohiko、Hashiguchi Yasuyuki、Akita Tetsuya、Yamasaki Yo Y.、Mishina Tappei、Takeshita Naohiko、Nagano Atsushi J.、Takahashi Hiroshi
    • 雑誌名

      Conservation Genetics

      巻: 24 ページ: 523~535

    • DOI

      10.1007/s10592-023-01517-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Origin of scarlet gynogenetic triploid Carassius fish: Implications for conservation of the sexual-gynogenetic complex2022

    • 著者名/発表者名
      Mishina Tappei、Nomoto Kazuhiro、Machida Yoshiyasu、Hariu Tsutomu、Watanabe Katsutoshi
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 17 ページ: e0276390

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0276390

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 2022年度魚類学会年会シンポジウム「ゲノムが拓く魚類表現型多様性研究の新展開:分野横断的自然史研究と今後の展望」を開催して2022

    • 著者名/発表者名
      三品達平・山﨑曜
    • 雑誌名

      魚類学雑誌

      巻: 69 ページ: 252~257

    • 査読あり
  • [学会発表] フナ属魚類における雌性発生の遺伝基盤から見えた性の進化的制約2022

    • 著者名/発表者名
      三品達平
    • 学会等名
      日本魚類学会
  • [学会発表] フナ属魚類におけるクローン繁殖の遺伝基盤から見えた性の進化的制約2022

    • 著者名/発表者名
      三品達平
    • 学会等名
      有性生殖研究会
  • [備考] 天然記念物ヒブナの起源を解明―クローン繁殖のはずなのにキンギョと交雑―

    • URL

      https://www.kyoto-u.ac.jp/ja/research-news/2022-10-21

URL: 

公開日: 2023-12-25  

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