脊椎動物の季節適応機構の解明

阐明脊椎动物的季节适应机制

基本信息

批准号：
19H00989
负责人：
吉村崇
金额：
$ 28.79万
依托单位：
Nagoya University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
财政年份：
2019
资助国家：
日本
起止时间：
2019-04-01 至 2020-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H00989/
关键词：
環境適応光周性季節適応メダカ

项目摘要

動物は日照時間（日長）や温度を感知して、様々な生理機能や行動をダイナミックに変化させることで、環境の季節変化に巧みに適応している。カレンダーを持たない動物がこれを成し遂げる仕組みは、未だ明らかにされていない。本研究では洗練された季節適応能力を有し、生息地域の緯度に応じて遺伝的に異なる季節適応戦略を身に着けたメダカをモデルとして、この謎を解明することを目的とした。従来の研究で高緯度と低緯度に由来するメダカでは、日長や温度を感知する仕組みが遺伝的に異なることを見出していたため、研究１では動物が日長を測定する仕組みについて量的形質遺伝子座解析を進め、候補領域に存在する遺伝子のアミノ酸配列を比較するとともに、発現量を比較した。また研究２では温度の変化を感知して、季節の変化に適応する仕組みを理解することを目的として量的形質遺伝子座解析を行い、その解析で見出した候補遺伝子の遺伝子産物の機能を円偏光二色性スペクトル測定により検討した。さらに摂食、代謝、概日リズム、繁殖活動などは視床下部が司令塔となり制御されているが、それらの年周リズムを駆動する分子基盤は謎に包まれている。そこで屋外の自然条件下で飼育したメダカから視床下部および下垂体を2週間毎に、2年間にわたって採材した時系列試料を用いてRNA-Seq解析を行った。研究3ではバイオインフォマティクスを駆使して、膨大なRNA-seqデータから年周変動する遺伝子をゲノムワイドに同定し、網羅的遺伝子発現地図を明らかにした。

动物通过感知日照时间（日长）和温度，动态改变各种生理功能和行为，巧妙地适应环境的季节变化。没有日历的动物如何做到这一点仍不清楚。在这项研究中，我们旨在以青鳉鱼为模型来阐明这个谜团，青鳉鱼具有复杂的季节性适应能力，并且根据其栖息地的纬度获得了不同的遗传季节性适应策略。先前的研究发现，来自高纬度和低纬度的青鳉鱼感知日长和温度的机制在遗传上有所不同，因此在研究1中，我们研究了动物通过数量性状位点测量日长的机制。分析并比较候选区域中存在的基因的氨基酸序列及其表达水平。此外，在研究2中，我们进行了数量性状位点分析，旨在了解温度变化感知和适应季节变化的机制，并利用循环分析方法对通过该分析发现的候选基因的基因产物的功能进行了分析。这是通过二向色光谱法进行研究的。此外，下丘脑在调节摄食、新陈代谢、昼夜节律、生殖活动等方面发挥着核心作用，但驱动这些年度节律的分子基础仍笼罩在神秘之中。因此，我们使用两年内每两周从自然条件下户外饲养的青鳉鱼采集的下丘脑和垂体的时间序列样本进行了 RNA 测序分析。在研究3中，我们利用生物信息学从全基因组范围内的大量RNA-seq数据中识别出每年发生变化的基因，并揭示了全面的基因表达图谱。