日本列島産トカゲ属の複数交雑帯の比較解析に基づく生殖隔離進化プロセスの研究

2012 年度 実施状況報告書

• 研究課題/領域番号: 24770080
• 研究種目: 若手研究(B)
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 岡本 卓 京都大学, 理学(系)研究科(研究院), 助教 (80554815)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 交雑帯 / 生殖隔離 / 種分化 / 系統地理

研究概要

種多様性は生物多様性の主要な要素のひとつであり，近縁種間の生殖隔離は，これを形成・維持する主要なメカニズムである．本研究は，日本列島・伊豆諸島のトカゲ属（Plestiodon）3種4系統に見られる4箇所（伊豆半島・中部・近畿・八丈島の各地）の交雑帯を題材として，生殖隔離の進化プロセスの一端を解明することを目的とする．本研究では，高分解能のDNAマーカーを用い，各交雑帯における遺伝子流動動態の定量化を試みる．また，集団遺伝・系統地理学的解析により生殖隔離のタイプ・各系統の間の分岐年代および交雑帯の形成年代を推定する．これらのパラメータと遺伝子流動の動態との関連を調べることで，一般的な異所的種分化における生殖隔離の進化プロセスを考察する．
平成24年度は，マイクロサテライトマーカーの開発については，当初の予定を変更して次世代シークエンサーを用いた手法を採用した．全ゲノムDNAを対象に次世代シークエンサーによるショットガンシークエンスを行い，そのデータの解析によりマイクロサテライトマーカーの候補となる配列を約5000を得た．これまでに，このうち10遺伝子座についてPCRテストを行い，4座において少なくとも2種で増幅を確認した．また，中部・近畿・八丈島交雑帯について，標本採集とDNA解析を行い，それぞれについて交雑帯の位置を詳細に絞り込み，かつ交雑帯付近の新たなサンプルを得た．加えて，日本列島全体を対象としたミトコンドリアDNAを用いた分子系統解析により，分岐年代推定と交雑帯形成年代の推定を行った．
これまでに明らかになった知見について，カナダで開催された第7回世界爬虫両棲類学会議で発表するとともに，関連研究を行っている米国の研究者と意見を交わした．また，対象種3種のうち未記載だったものの新種記載論文，および八丈島における2種のトカゲの分布と交雑の実態についての論文を仕上げた．

現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

部分的には当初の予定を上回る成果があがったが，一方で，11月1日から京都大学へ移籍し，前職の引継ぎなどの都合により，9～11月は野外調査・実験ともやや滞った．
マイクロサテライトマーカー開発については，途中で実験室環境が変わることが不都合であったため，移籍後に開始するようスケジュールを遅らせた．また，移籍先の京都大学で次世代シークエンサーが利用可能だったため，これを利用したマーカー開発手法に切り替えた．これによって，当初想定していたよりはるかに多数かつ多種類のマーカー候補となる塩基配列の取得に成功したが，実験全体のスケジュールはやや遅れており，PCRテストによるマーカー遺伝子座の選定作業はまだ十分でない．このため，各交雑帯の遺伝構造の推定についても，予定していたより遅れている．
その他の部分については，特に遅れは生じていない．

今後の研究の推進方策

実験については，当面は遅れているマイクロサテライトマーカー開発に重点を置く．次世代シークエンサーにより得られたデータを解析し，候補配列の抽出とPCRテストを行い，10～20遺伝子座程度のマーカー作成を行う．その後，使用可能になったマーカーを使用し，各交雑帯のうちすでに多数の標本のある地域（伊豆半島，八丈島，近畿の一部）について遺伝構造解析を進める．
野外調査については，最近定着した外来種－在来種の交雑帯の動態についての定期的なモニタリングとして，八丈島の調査を毎年1～2回程度ずつ行う．また，標本が不十分かつ重要な地域である中部地域については，既存の標本について，使用可能となったマイクロサテライトマーカーを含めてDNA解析を行い，その結果を踏まえて今後の野外調査の対象地域を決定し，野外採集を行う．
得られた成果について，日本動物学会，日本爬虫両棲類学会および米国の爬虫両生類学・魚類学合同大会などで発表し，国内外の関連分野の研究者との意見交換を行う．また，マイクロサテライトマーカー開発，日本列島の全域のトカゲについての分子系統推定と年代推定，各交雑帯の比較解析について，論文執筆を行う．

次年度の研究費の使用計画

物品費は，主にDNA実験の消耗品の購入に使用する．マイクロサテライトマーカー開発のためのプライマー作成に￥30,000程度，その後のデータ収集の際に必要な各種試薬に￥130,000程度を予定．学会発表については，2013年度の米国の爬虫両生類学・魚類学合同大会（於 ニューメキシコ）参加のため旅費￥300,000，参加費￥55,000程度を予定．また，日本爬虫両棲類学会（於 札幌）のため旅費￥60,000，参加費￥4,000程度使用する．野外調査は4回程度行う予定で，旅費￥240,000，レンタカー代および燃料費として￥100,000程度を予定．分子系統推定，マイクロサテライトマーカー開発についての論文を平成25年度中に仕上げ，英文校閲費としてそれぞれ￥30,000～￥40,000程度使用する．

研究成果

• [雑誌論文] An impact assessment of the alien lizard Plestiodon japonicus (Scincidae, Reptilia) on a threatened island population of the native lizard P. latiscutatus at an early phase of the biological invasion (2013)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, Taku, Kuriyama, Takeo, and Goka, Koichi
  • 雑誌名: Biological Invasions 巻: 未定 ページ: 未定
  • DOI: 10.1007/s10530-013-0429-8
  • 査読あり
• [雑誌論文] A new cryptic species allied to _Plestiodon japonicus_ (Peters, 1864) (Squamata: Scincidae) from eastern Japan, and diagnoses of the new species and two parapatric congeners based on morphology and DNA barcode (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, Taku and Hikida, Tsutomu
  • 雑誌名: Zootaxa 巻: 3436 ページ: 1-23
  • 査読あり
• [学会発表] Recent taxonomic changes of the common skinks of genus Plestiodon on the Japanese main islands, the Izu Islands, and far eastern Russia (2012)
  • 著者名/発表者名: Okamoto, Taku and Hikida, Tsutomu
  • 学会等名: the 7th World Congress of Herpetlogy
  • 発表場所: バンクーバー，カナダ
  • 年月日: 20120809-20120813