両生類と爬虫類に生じたゲノム・染色体再配列過程の分子細胞遺伝学的検証

2012 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 22370081
• 研究機関: 名古屋大学
• 研究代表者: 松田 洋一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (70165835)
• 研究分担者: 西田 千鶴子 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 助手 (50106580)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2013-03-31
• キーワード: 両生類 / 爬虫類 / FISH / ゲノム重複 / 核型進化 / 染色体地図 / マイクロ染色体 / ゲノムの区画化

研究概要

脊椎動物では、その進化過程において2回のゲノム重複が生じたと考えられている。しかし、ゲノム倍数化後のゲノム・染色体再編成の過程はほとんどわかっていない。我々は、約4千万年前にゲノム倍数化が生じた異質四倍体種であるアフリカツメガエル(Xenopus laevis) (2n=36)を対象として、cDNAクローンを用いたFISH法によって60の遺伝子からなる染色体地図を作製し、二倍体種のネッタイツメガエル(X. tropicalis) (2n=20)の染色体地図と比較した。その結果、9組の同祖染色体を同定し、60遺伝子中50遺伝子(83%)において四倍性が保存されていることを明らかにした。また、同祖染色体間での相同性は極めて高く、染色体間での転座はなく、2組の同祖染色体で逆位が検出されただけであった。これらの結果から、倍数化後のゲノムの二倍体化の過程において、染色体の再編成は必須ではないことを明らかにした。
鳥類の核型は、サイズが大きく異なるマクロ染色体とマイクロ染色体で構成され、両者のGC含量は大きく異なることから、染色体サイズ依存的なゲノム構造の区画化が存在する。爬虫類は同様の核型をもち、鳥類との染色体の相同性は極めて高いが、ゲノム構造の区画化の有無については良くわかっていない。我々は、シマヘビ(Elaphe quadrivirgata)を用いて、マクロ染色体とマイクロ染色体にマップされた機能遺伝子の各コドンの3番目の塩基のGC含量（GC3）を比較した。その結果、マイクロ染色体の遺伝子は有意にGC3含量が高く、一方、核型進化の過程でマクロ染色体に挿入された、祖先核型のマイクロ染色体由来の遺伝子では、GC3含量が高くなる傾向が見られた。これら結果は、爬虫類と鳥類の共通祖先である竜弓類において、すでに染色体サイズ依存的なゲノム構造の区画化が存在していたことを示している。

現在までの達成度 (区分)

理由

25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

25年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Comparison of the chromosome structures between the chicken and three anserid species, the domestic duck (Anas platyrhynchos), Muscovy duck (Cairina moschata), and Chinese goose (Anser cygnoides), and the delineation of their karyotype evolution by comparative chromosome mapping (2014)
  • 著者名/発表者名: Islam FB, Uno Y, Nunome M, Nishimura O, Tarui H, Agata K, Matsuda Y
  • 雑誌名: Journal of Poultry Science 巻: 51 ページ: 1 - 13
  • DOI: 10.2141/ jpsa.0130090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Endothelin receptor B2 (EDNRB2) is responsible for the tyrosinase-independent recessive white (mow) and mottled (mo) plumage phenotypes in the chicken (2014)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita K, Akiyama T, Mizutani M, Shinomiya A, Ishikawa A, Younis HH, Tsudzuki M, Namikawa T, Matsuda Y
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 9 ページ: e86361
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0086361
  • 査読あり
• [雑誌論文] Construction of chromosome markers from the Lake Victoria cichlid Paralabidochromis chilotes and their application to comparative mapping (2014)
  • 著者名/発表者名: Kuroiwa A, Terai Y, Kobayashi N, Yoshida K, Suzuki M, Nakanishi A, Matsuda Y, Watanabe M, Okada N
  • 雑誌名: Cytogenetic and Genome Research 巻: 142 ページ: 112 - 120
  • DOI: 10.1159/000356128
  • 査読あり
• [雑誌論文] Truncated Cables1 causes agenesis of the corpus callosum in mice (2014)
  • 著者名/発表者名: Mizuno S, Dinh T, Mizobuchi A, Iseki H, Mizuno-Iijima S, Kim J-D, Ishida J, Matsuda Y, Kunita S, Fukamizu A, Yagami K, Sugiyama F
  • 雑誌名: Laboratory Investigation 巻: 94 ページ: 321 - 330
  • DOI: 10.1038/labinvest.2013.146
  • 査読あり
• [雑誌論文] Homoeologous chromosomes of Xenopus laevis are highly conserved after whole genome duplication (2013)
  • 著者名/発表者名: Uno Y, Nishida C, Takagi C, Ueno N, Matsuda Y
  • 雑誌名: Heredity 巻: 111 ページ: 430-436
  • DOI: 10.1038/hdy.2013.65
  • 査読あり
• [雑誌論文] Next-generation sequencing reveals genomic features in the Japanese quail (2013)
  • 著者名/発表者名: Kawahara-Miki R, Sano S, Nunome M, Shimmura T, Kuwayama T, Takahashi S, Kawashima T, Matsuda Y, Yoshimura T, Kono T
  • 雑誌名: Genomics 巻: 101 ページ: 345 - 353
  • DOI: 10.1016/j.ygeno.2013.03.006
  • 査読あり
• [雑誌論文] Chromosomal localization of the 18S and 28S ribosomal RNA genes using FISH and AgNO3 banding in Hynobius quelpaertensis, H. tsuensis and Onychodactylus koreanus (Urodela: Hynobiidae) (2013)
  • 著者名/発表者名: Iizuka K, Matsuda Y, Yamada T, Nakazato T, Sessions SK
  • 雑誌名: Current Herpetology 巻: 32 ページ: 89 - 101
  • DOI: 10.5358/hsj.32.89
  • 査読あり
• [雑誌論文] Male hybrid sterility in the mule duck is associated with meiotic arrest of primary spermatocytes (2013)
  • 著者名/発表者名: Islam FB, Ishishita S, Uno Y, Mollah MBR, Srikulnath K, Matsuda Y
  • 雑誌名: Journal of Poultry Science 巻: 50 ページ: 311 - 320
  • DOI: 10.2141/ jpsa.0130090
  • 査読あり
• [雑誌論文] Infertility associated with meiotic failure in the tremor rat (tm/tm) is caused by the deletion of spermatogenesis associated 22 (2013)
  • 著者名/発表者名: Ishishita S, Inui T, Matsuda Y, Serikawa T, Kitada K
  • 雑誌名: Experimental Animals 巻: 62 ページ: 219 - 227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Karyotype reorganization with conserved genomic compartmentalization in dot-shaped microchromosomes in the Japanese mountain hawk-Eagle (Nisaetus nipalensis orientalis, Accipitridae) (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishida C, Ishijima J, Ishishita S, Yamada K, Yamazaki T, Matsuda Y
  • 雑誌名: Cytogenetic and Genome Research 巻: 141 ページ: 284 - 294
  • DOI: 10.1159/000352067
  • 査読あり
• [雑誌論文] Divergence of Repetitive DNA Sequences in the Heterochromatin of Medaka Fishes: Molecular Cytogenetic Characterization of Constitutive Heterochromatin in Two Medaka species: Oryzias hubbsi and O. celebensis (Adrianichthyidae, Beloniformes) (2013)
  • 著者名/発表者名: Uno Y, Asada Y, Nishida C, Takehana Y, Sakaizumi, Matsuda Y
  • 雑誌名: Cytogenetic and Genome Research 巻: 141 ページ: 212 - 226
  • DOI: 10.1159/000354668
  • 査読あり
• [雑誌論文] Highly species-specific centromeric repetitive DNA sequences in lizards: molecular cytogenetic characterization of a novel family of satellite DNA sequences isolated from the water monitor lizard (Varanus salvator macromaculatus, Platynota) (2013)
  • 著者名/発表者名: Chaiprasertsri N, Uno Y, Peyachoknagul S, Prakhongcheep O, Baicharoen S, Charernsuk S, Nishida C, Matsuda Y, Koga A, Srikulnath K
  • 雑誌名: Journal of heredity 巻: 194 ページ: 798 - 806
  • DOI: 10.1093/jhered/est061
  • 査読あり
• [雑誌論文] Karyotype evolution in monitor lizards: cross-species chromosome mapping of cDNA reveals highly conserved synteny and gene order in the Toxicofera clade (2013)
  • 著者名/発表者名: Srikulnath K, Uno Y, Nishida C, Matsuda Y
  • 雑誌名: Chromosome Research 巻: 21 ページ: 805 - 819
  • DOI: 10.1007/s10577-013-9398-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inference of the protokaryotypes of amniotes and tetrapods and the evolutionary processes of microchromosomes from comparative gene mapping (2012)
  • 著者名/発表者名: Uno Y, Nishida C, Tarui H, Ishishita S, Takagi C, Nishimura O, Ishijima J, Ota H, Kosaka A, Matsubara K, Murakami Y, Kuratani S, Ueno N, Agata K, Matsuda Y
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7 ページ: e53027
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0053027
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inheritance and developmental pattern of cerebral hernia in the crested Polish chicken (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshimura K, Kinoshita K, Mizutani M, Matsuda Y, Saito N
  • 雑誌名: Journal of Experimental Zoology Part B 巻: 318 ページ: 613 - 620
  • DOI: 10.1002/jez.b.22464
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intra-genomic GC heterogeneity in sauropsids: evolutionary insights from cDNA mapping and GC3 profiling in snake (2012)
  • 著者名/発表者名: Matsubara K, Kuraku S, Tarui H, Nishimura O, Nishida C, Agata K, Kumazawa Y, Matsuda Y
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 13 ページ: 604
  • DOI: 10.1186/1471-2164-13-604
  • 査読あり
• [雑誌論文] ニワトリのジナンドロモルフから見えてくるもの -鳥類の細胞自律的な性分化機構 (2012)
  • 著者名/発表者名: 松田 洋一
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 66 ページ: 601 - 604
• [学会発表] Comparative genomics and genome evolution of avian micro-chromosomes through the use of novel chromosome painting tools (2013)
  • 著者名/発表者名: Lithgow PE, Smith DA, O’Conner RE, Fonseka KG, Al Mutery AF, Ferguson-Smith MA, O’Brien PCM, Matsuda Y, Nanda I, Griffin DK
  • 学会等名: 19th International Chromosome Conference
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] Dynamics of karyotypic evolution in squamate reptiles inferred comparative gene mapping (2013)
  • 著者名/発表者名: Srikulnath K, Matsubara K, Uno Y, Nishida C, Matsuda Y
  • 学会等名: 19th International Chromosome Conference
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] Molecular cytogenetic studies on the process of genomic and chromosomal evolution in Xenopus leavis after whole-genome duplication and the origin and evolution of sex chromosomes in anuran species (2013)
  • 著者名/発表者名: Uno Y, Nishida C, Takagi C, Igawa T, Ueno N, Sumida M, Matsuda Y
  • 学会等名: 19th International Chromosome Conference
  • 発表場所: Bologna, Italy
  • 年月日: 20130902-20130906
• [学会発表] The origin and evolutionary process of microchromosomes and chromosome size-dependent genomic compartmentalization in vertebrates. (2012)
  • 著者名/発表者名: 松田 洋一
  • 学会等名: 7th International Chick Meeting
  • 発表場所: 王山会館（名古屋）
  • 年月日: 20121114-20121118
  • 招待講演