新規交雑集団における急速な適応進化の検証

新杂交种群快速适应性进化的验证

基本信息

批准号：
20J13557
负责人：
細木拓也
金额：
$ 1.34万
依托单位：
The Graduate University for Advanced Studies
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-24 至 2022-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20J13557/
关键词：
適応進化交雑進化適応ゲノム

项目摘要

新規ニッチへの進出は、生物を新たな選択圧に晒すことで、急速な適応進化を誘導しうる。しかし同時に、新規ニッチへの進出は、集団の遺伝的多様性を減少させることで選択への応答能を低下させうることから適応進化が起こりにくいと考えられる。従って、新規ニッチへの進出に際して適応進化が生じるのか、また、適応進化が生じた場合、どのようなメカニズムで適応進化が生じるのかについては、未だ多くが解明されていない。我々は、2011年の津波で形成された岩手県大槌町の旧市街地に位置する新規トゲウオ集団を用いて、生息環境に応じて急速な採餌形質（鰓耙数）の多様化が生じていることを観測してきた。本課題では、イトヨとニホンイトヨの種間交雑によって遺伝的多様性が増し、それに対して選択圧が働くことによって急速な適応進化が生じたとする仮説を立て、検証している。汽水水路と淡水池に設置した閉鎖実験生簀に雑種を導入し、6ヶ月後回収したところ、環境間で鰓耙数の分化がみられた。本結果は、環境に応じた鰓耙数の分化が１世代内で見られる可能性を示唆している。次いで、新規集団の野外採集個体について、集団形成直後（2012年）から2019年までの鰓耙数を測定したところ、2015年以降は環境に応じた分化が消失していた。これは1) 2015年以降の防潮堤工事による環境の撹乱によって選択圧が変わったため、2)撹乱の影響で大きな遺伝的浮動が作用し、分化パタンが消失したため、もしくは3) 2014年にみられた環境間の分化は創始者効果や遺伝的浮動による偶然であった為、が考えられる。防潮堤工事が終了した2021年以降、鰓耙数が再分化するのかを検証することで、これらの仮説が検証できる。

扩展到新的生态位可以通过将生物体暴露于新的选择压力来诱导快速的适应性进化。然而，与此同时，扩展到新的生态位会减少种群的遗传多样性，从而降低其对选择的反应能力，从而使适应性进化不太可能发生。因此，当进入一个新的生态位时是否会发生适应性进化，以及如果发生适应性进化，是什么机制导致适应性进化，目前仍然未知。利用位于岩手县大槌市老城区（由 2011 年海啸形成）的新刺鱼种群，我们发现，根据观察到的栖息地，觅食性状（鳃翻动的数量）发生了快速多样化。在这个项目中，我们提出并测试了这样的假设：三刺鱼和日本三刺刺鱼之间的种间杂交增加了遗传多样性，并且选择压力对此施加了压力，从而导致了快速的适应性进化。当将杂交种引入咸水水道和淡水池塘中设置的封闭实验网箱并在 6 个月后收集时，观察到不同环境之间鳃瓣数量的差异。这一结果表明，根据环境的不同，鳃类的数量在一代内可能会有所不同。接下来，我们测量了从种群形成后（2012年）到2019年期间野外采集的新种群个体的鳃扑数，发现2015年之后对环境反应的分化已经消失。这是因为1）自2015年以来海堤建设造成的环境干扰导致选择压力发生了变化，2）由于干扰的影响发生了较大的遗传漂变，分化模式消失了，或3）2014年出现的分化模式由于创始人效应或遗传漂变，这些环境之间的差异可能是巧合。这些假设可以通过检验 2021 年海堤建设完成后鳃类数量是否会重新分化来验证。

项目成果

期刊论文数量（6）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

Purging of heterospecific genome in the 2011 tsunami-created hybrid stickleback populations

2011年海啸造成的杂种刺鱼种群中异种基因组的清除

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Takuya K. Hosoki;Seichi Mori;Shotaro Nishida;Manabu Kume;Atsushi J. Nagano;Hiyu Kambe;Ryo Kakioka;Kenta Nakamoto;Yuki Iino;Masafumi Kodama;Satoki Oba;Yamasaki Y Yo;Jun Kitano
通讯作者：
Jun Kitano

津波によって形成されたトゲウオ雑種集団における再種分化

海啸形成的刺鱼杂交种群的重新物种化

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
細木拓也;森誠一;西田翔太郎;久米学,　永野惇;神部飛雄;柿岡諒;中本健太;飯野佑樹;小玉将史;大場理幹;山﨑曜;北野潤
通讯作者：
北野潤

A role for multiple isolating barriers in purging of heterospecific genome in hybrid stickleback populations

多重隔离屏障在清除杂种刺鱼种群中异特异性基因组中的作用

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hosoki T.;Mori S.;Nishida S.;Kume M.;Nagano A.;Kanbe H.;Kakioka R.;Nakamoto K.;Iino Y.;Kodama M.;Oba S.;Yamasaki Y.;and Kitano J.
通讯作者：
and Kitano J.

日本列島で波状に生じたイトヨ属魚類の淡水進出" 第53回魚類学会

日本列岛的棘鱼如波浪般入侵淡水”第53届鱼类学会

DOI：
发表时间：
2020
期刊：
影响因子：
0
作者：
Hosoki T.;Mori S.;Nishida S.;Kume M.;Nagano A.;Kanbe H.;Kakioka R.;Nakamoto K.;Iino Y.;Kodama M.;Oba S.;Yamasaki Y.;and Kitano J.;柿岡諒・森誠一・小北智之・細木拓也・永野惇・石川麻乃・久米学・豊田敦・北野潤
通讯作者：
柿岡諒・森誠一・小北智之・細木拓也・永野惇・石川麻乃・久米学・豊田敦・北野潤

2011年東北震災後に出現したトゲウオ雑種集団における再種分化

2011 年东北地震后出现的刺鱼杂交种群的重新物种化