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

• 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; 環境適応; 光周性; 季節適応; メダカ

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。

动物检测日光的时间（白天长度）和温度，并动态地改变各种生理功能和行为，从而巧妙地适应了环境中的季节性变化。没有日历的动物可以实现这一目标的机制尚未得到揭示。这项研究旨在通过使用Medaka来解决这一谜，这些Medaka具有复杂的季节性适应能力，并且根据其栖息地的纬度具有遗传上不同的季节性适应策略。在先前的研究中，我们发现，在Medaka中，传感光粒长和温度的机制在遗传上不同，该机制起源于高纬度和低纬度，因此在研究1中，进行定量性状基因座分析是针对动物测量光质体长度的机制，并比较了在候选地区的氨基酸序列，并且比较了表达水平的氨基酸序列。此外，在研究2中，进行了定量性状基因座分析，以了解感测温度变化并适应季节性变化的机制，并通过圆形二分法光谱研究了分析中候选基因的基因产物的功能。此外，喂养，代谢，昼夜节律和繁殖活动由下丘脑作为指挥中心控制，但是驱动这些年度节奏的分子基础被神秘地笼罩着。因此，使用两年的样本收集，使用从天然室外条件下饲养的MEDAKA收集的时间序列样本进行每两周的时间序列样本进行一次RNA-Seq分析。在研究3中，使用生物信息学，每年从大量RNA-SEQ数据中波动的基因被鉴定出全基因组，从而揭示了全面的基因表达图。