2010 Fiscal Year Annual Research Report

ミジンコで発見された単為生殖と有性生殖を切り替え可能にする減数分裂の解析

Research Project

Project/Area Number	21657054
Research Institution	Hokkaido University
Principal Investigator	栃内新北海道大学, 大学院・理学研究院, 教授 (20111148)
Keywords	ミジンコ / 有性生殖 / 単為生殖 / 相同染色体 / 対合 / 減数分裂 / 2倍体卵 / 進化
Research Abstract	単為生殖は理論的にも、また実際の観察においても、個体数を増やすという意味における増殖には有利であるとされている。しかし、自然界には無性生殖ではなく有性生殖を利用する種が多い。本研究では、環境変化に応答して有性生殖と単為生殖を使い分けるミジンコ(Daphnia pulex)を材料に、それぞれの生殖様式の細胞学的機構を明らかにし、両者がどのように進化してきたかについての知見を得ることを目指している。本研究から、ミジンコの単為生殖では、「減数しない減数分裂」により2倍体となった卵が発生を開始することが明らかとなった。要約すると、ミジンコでは第1減数分裂前期に、相同染色体の対合が起こった後、対合した相同染色体が赤道面に並び分裂中期となり(A)、両極へと分かれ始めるが後期の早い時期に分裂が停止する(B)。続いて、分かれかけた染色体は赤道面に戻って並び直し(C)、第2減数分裂に相当する分裂を行って単為発生する(D)。これは、減数分裂過程と比較すると、第1分裂に相当する分裂がスキップされたことになる。これらの成果は、日本遺伝学会および日本発生生物学会にて発表し、国際誌に掲載された。これらの結果をふまえ、現在は次の作業仮説を立ててさらなる解析を進めている。成熟した卵は、第1減数分裂中期で受精を待っており、受精が起こらないと第1減数分裂を途中で停止し第2減数分裂に相当する分裂を行い、単為発生過程にはいる。それに対して、受精が起こると減数分裂が進行して、1倍体の卵と1倍体の精子が融合して2倍体となって発生する(有性生殖)。この単為生殖で起こる分裂の細胞学的な機構を明らかにすべく、分裂装置の構成や挙動に焦点をあてた免疫染色による実験を行ったところ、γチューブリンの局在に特徴があり、中心体の形成に関わる部分に通常の減数分裂との相違点がある可能性が示唆された。