トゲウオにおける種分化メカニズムの解明

阐明刺鱼的物种形成机制

• 批准号: 22KJ3096
• 负责人: 奥出 絃太
• 金额: $ 3.08万
• 依托单位: National Institute of Genetics
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2023
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2023-03-08 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ3096/
• 关键词: イトヨ; ニホンイトヨ; 雑種不妊; シングルセル解析; QTL解析; 種分化; 雑種異常

本研究では、現在生殖隔離が成立しつつあるイトヨとニホンイトヨとの間で、雑種個体・戻し交配個体・野外交雑帯個体などを用いることで、様々な角度から雑種異常の原因遺伝子と原因変異を同定し、候補遺伝子の機能解析や他集団・他種との比較解析により、生殖隔離によりもたらされる種分化のメカニズムを考察する。3年計画の2年目である2022年度には、2021年度に1ヶ月おきに組織サンプリングを実施した、イトヨとニホンイトヨの雑種（精巣は異常）とイトヨおよびニホンイトヨの純系（精巣は正常）の精巣からRNAを抽出し、RNAseq法を用いた網羅的な遺伝子の発現解析を実施した。その結果、イトヨとニホンイトヨの雑種の異常な精巣では、精子形成の進行している時期に、純系の正常な精巣と比較して、いくつかの精子形成に重要な遺伝子の発現が低下していることが明らかになった。また、網羅的な遺伝子の比較解析から、雑種精巣で特異的に発現上昇・発現低下している遺伝子群も同定した。また、2021年度に作出した、ニホンイトヨのメスと様々な地域集団のイトヨや他のトゲウオ科魚類のオスとの雑種に関して、婚姻色を呈した性成熟後に精巣の様子を観察したところ、オス親としてどの地域集団のイトヨを用いた場合においても、ニホンイトヨのメスとイトヨのオスの雑種の精巣は異常になることが明らかになった。さらに、2021年度に作出したF1雑種のメスを用いて、成熟卵にイトヨのオスの精子をかけ合わることにより、雑種異常のQTL解析のための戻し交配個体を作出した。加えて、先進ゲノム支援の協力を得て、精巣異常となる雑種および正常な純系からそれぞれ精巣を摘出し、シングルセルRNAseq解析を実施し、シーケンスを得た。

本研究将利用目前已发现的三刺鱼与日本三刺鱼之间的杂交个体、回交个体、户外杂交个体等，从不同角度探讨杂交异常的致病基因和致病突变。我们将通过对候选基因的功能分析以及与其他种群和物种的比较分析来研究生殖隔离带来的物种形成机制。 2022财年，即三年计划的第二年，2021财年每月进行组织取样，检查杂交刺鱼和日本刺鱼（睾丸异常）和纯种刺鱼和日本刺鱼（睾丸RNA正常）的睾丸。从基因中提取并使用RNAseq方法进行全面的基因表达分析。结果表明，与纯种的正常睾丸相比，在精子发生过程中，三刺鱼和日本三刺鱼的杂交种的异常睾丸中对精子发生重要的几个基因的表达减少。此外，通过全面的基因比较分析，我们确定了在杂种睾丸中表达特异性上调或下调的基因组。此外，当我们观察2021年雌性日本刺鱼与来自不同当地种群的刺鱼和其他刺鱼的雄性杂交后的睾丸状态以及婚配颜色的出现时，我们发现，无论使用哪种当地刺鱼种群，雌性日本刺鱼和雄性刺鱼杂交后的睾丸均异常。此外，我们利用 2021 年生产的雌性 F1 杂交体，通过将成熟卵与雄性刺鱼精子繁殖，创建了回交个体，用于杂交异常的 QTL 分析。此外，在Advanced Genome Support的配合下，从睾丸异常和正常纯种的杂种中摘除睾丸，进行单细胞RNAseq分析，获得序列。

项目成果

Developmental and molecular mechanisms of hybrid male sterility between two sympatric stickleback species.

两种同域刺鱼杂交雄性不育的发育和分子机制。

• 发表时间: 2023
• 作者: Okude G;Kitano J.
• 通讯作者: Kitano J.