Genetic basis of allopatric differentiation in the seas around Japan: population genomics based on multiple hybridization zones

日本周边海域异源分化的遗传基础：基于多个杂交区的群体基因组学

• 批准号: 22KJ0876
• 负责人: 加藤 柊也
• 金额: $ 1.09万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 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/grant/KAKENHI-PROJECT-22KJ0876/
• 关键词: 交雑帯; 集団ゲノミクス; 異所的分化; アゴハゼ; 遺伝子浸透; 絶滅系統; introgression landscape; 二次的接触帯

海洋は物流的障壁に乏しいにもかかわらず、過去の隔離により異所的な分化を遂げた海洋生物が現在でも多く維持されている。本研究では、こうした異所的分化を維持するゲノム基盤を探索するために、分化した系統間の交雑が複数回生じたアゴハゼを対象とした集団ゲノミクス解析を行っている。本年度は、瀬戸内海沿岸に形成されたアゴハゼ日本海系統と太平洋系統の交雑帯について網羅的なサンプリングを行い、当該サンプル200個体以上のlow coverage全ゲノムリシーケンスを行った。その結果、山口県宇部市周辺から防府市にかけて急峻な交雑クラインが形成されていること、各集団はわずか10km単位の距離で互いに遺伝的に分化していることが判明した。現在、この交雑帯サンプルについてクライン解析を行うことで、系統間の融合が妨げられている領域を全ゲノムレベルで探索している。また、アゴハゼ第3の種内系統である東シナ海系統についてもゲノム解析を進めた。デモグラフィックモデリング解析の結果、太平洋系統から古くに分岐した絶滅系統が日本海系統と十万年以上前に交雑したことで東シナ海系統が形成されたというシナリオが支持された。この東シナ海系統において絶滅系統が受け継がれた領域と受け継がれなかった領域(introgression landscape)の特徴を観察したところ、絶滅系統が受け継がれなかったゲノム領域は機能的に重要な領域や低組み換え領域に富んでいるなどの特徴が判明した。これらの結果は、絶滅系統の遺伝子浸透を防いだ選択圧が存在したことを示唆している。さらに、本年度にはアゴハゼの飼育下での人工繁殖に成功し、初めての系統間交配にも成功した。したがって、交雑帯・古代の交雑に起因する東シナ海系統・人工交配といった様々なスケールでの交雑研究をアゴハゼについて展開する基盤を本年度に整えることができたと考えている。

尽管海洋缺乏后勤障碍，但许多因过去隔离而异位分化的海洋生物至今仍得以保留。在这项研究中，为了探索维持这种异位分化的基因组基础，我们正在对经历了分化谱系之间多次杂交的虾虎鱼进行群体基因组学分析。今年，我们对濑户内海沿岸形成的日本海与太平洋虾虎鱼的杂交带进行了全面采样，并对200多个采样个体进行了低覆盖率的全基因组重测序。结果表明，从山口县宇部市周边到防府市形成了陡峭的杂交系，每个种群在相距仅10公里的距离内就存在遗传差异。目前，通过对这个杂交区样本进行克莱因分析，我们正在全基因组水平上寻找谱系之间融合受到阻碍的区域。我们还对虾虎鱼的第三个种内谱系——东海谱系进行了基因组分析。人口统计模型分析支持这样一种假设，即东海血统是由一个很久以前与太平洋血统分离的灭绝血统在十万多年前与日本海血统杂交而形成的。在这个东海谱系中，我们观察了灭绝谱系遗传的区域和未遗传的区域（基因渗入景观）的特征，发现灭绝谱系未遗传的基因组区域具有丰富的功能。重要区域和低重组区域的特征，例如：这些结果表明，存在选择性压力，阻止了已灭绝谱系的基因渗透。此外，今年我们成功人工饲养髯虾虎鱼，并首次成功实现品系间杂交。因此，我们相信今年已经能够为开展不同规模的虾虎鱼杂交研究，包括杂交区、古代杂交的东海品系以及人工杂交研究奠定基础。

项目成果

アゴハゼ東シナ海系統ゲノムを形作るゴースト系統由来領域

形成虾虎鱼东海谱系基因组的幽灵谱系衍生区域

• 发表时间: 2022
• 作者: 加藤 柊也; 新垣 誠司; 永野 惇; 菊池 潔; 平瀬 祥太朗
• 通讯作者: 平瀬 祥太朗