【研究分野】森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野

【研究領域課題番号】17K19280 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

アワビ / 種分化 / 集団ゲノミクス / ゲノムシーケンス / GRAS-Di / 保全 / 生殖隔離 / 大型アワビ類 / 交雑 / 集団動態モデリング / 集団遺伝 / コピー数多型 / 日本列島 / SNP / GRAD-Di / 全ゲノム解析 / 集団ゲノミクス解析 / 次世代シーケンサー / 近縁種群 / 交雑帯

【研究成果の概要】

日本の水産重要種であるエゾアワビ（エゾ）、クロアワビ（クロ）、マダカアワビ（マダカ）、メガイアワビ（メガイ）は近縁な関係にあり、分布域が重複するものの、それぞれが独自の表現型を示す。これらのアワビ類の進化的関係と種分化プロセス、種分化に関与するゲノム基盤の解明に挑戦することを目的とし、ゲノムワイドSNPマーカーを用いた集団ゲノミクス解析を行った。エゾ・クロとマダカ、メガイ間では明確な遺伝的分化が生じており、基本的に生殖隔離が成立していると考えられた。一方、集団動態モデリングは、アワビ類が交雑を伴いながら種分化してきたことを示唆した。また、種分化に関与した可能性のあるゲノム領域も抽出した。

【研究の社会的意義】

近縁であるにも関わらず、種の独自性を生みだしている遺伝基盤を明らかにすることは、対象となる生物種の増養殖及び保全戦略を考える上で重要であり、種分化のプロセスを考える上でも興味深い。本研究の成果は、日本の水産重要種であるエゾアワビ、クロアワビ、マダカアワビ、メガイアワビの保全方策を立案するための重要な遺伝情報を提供する。また、本研究をさらに深化させることで、海洋における種分化プロセスのモデルケースを提示できると考えている。

【研究種目】挑戦的研究(萌芽)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】6,500千円 (直接経費: 5,000千円、間接経費: 1,500千円)

【研究分野】生物多様性・分類

【研究領域課題番号】26711024 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

種分化 / 進化 / ゲノム / 系統地理 / 遺伝子 / 繁殖行動 / 生殖隔離 / 適応進化

【研究成果の概要】

適応と生殖隔離の両方に同時に影響する形質である「魔法形質」は、すぐれて単純な種分化の機構として知られている。そのなかでも「カタツムリの巻型」は、形質状態がひとつの遺伝子で決定されるという点において特異な利点を持つ。本研究課題は、台湾東南部に分布するSatsuma属カタツムリの左巻き種群を対象に、巻型の進化過程を生態調査、系統地理学的解析、および交配実験によってあきらかにし、その結果をもとに巻型遺伝子を特定することを目的として実施された。その結果、当初の予想を上回る複雑な進化史が示唆され、遺伝子の特定には至らなかったものの、それらが同一の遺伝子により平行的に起源したという作業仮説は支持された。

【研究種目】若手研究(A)

【研究期間】2014-04-01 - 2018-03-31

【配分額】25,090千円 (直接経費: 19,300千円、間接経費: 5,790千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】24770018 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

コミカンソウ属 / ハナホソガ属 / 絶対送粉共生系 / 異所的種分化 / 生殖隔離 / 多様化 / ニューカレドニア / コミカンソウ科 / 種特異性 / 分子系統解析 / 種分化

【研究成果の概要】

密接な共生関係を保ちながら多様化を遂げたコミカンソウ科植物と，その送粉者であるハナホソガ属ガ類を用い，植物の多様化過程における送粉者の役割を分析した。ニューカレドニアのコミカンソウ属とハナホソガ属では，相互作用をもつ植物と送粉者の分布はほとんどの場合一致せず，送粉者は植物の種分化を直接引き起こしてはいないことが示唆された。また，奄美大島に生育する4種のカンコノキ属植物は，送粉者が種特異性であることによって共存が可能になっていた。植物の多様化における送粉者の役割は，種分化を直接引き起こすことではなく，すでに種が分かれている植物の共存を促すことで，環境収容力を高めることであるという考えを提唱した。

【研究種目】若手研究(B)

【研究期間】2012-04-01 - 2014-03-31

【配分額】4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)

【研究分野】応用昆虫学

【研究領域課題番号】16208005 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

ツトガ科 / ノメイガ亜科 / 系統と種の分化 / 性フェロモン / 生合成 / 寄主植物 / 超音波交信 / 種分化 / 音響交信 / 生殖隔離 / メイガ類 / 系統分類 / フェロモン / 形態測定 / 系統解析 / 分子系統

【研究成果の概要】

■アワノメイガ属ノメイガの系統と進化:
遺伝子解析:ミトコンドリアDNA遺伝子COIIの塩基配列から,ゴボウノメイガ6系統が西日本と東日本に分化していること,ウスジロキノメイガ種群2種の分化は比較的最近(約30万年前)に生じたことを示した.
性フェロモン生合成と受容:フキノメイガ特異的成分がユニークな経路で生合成されること,アズキノメイガのΔ11-不飽和化酵素遺伝子の発現部位が性フェロモン腺特異的であること,Δ11成分を持つアズキノメイガとΔ12成分を持つアワノメイガでは同じ2種不飽和化酵素遺伝子を発現するが,翻訳以後に異なる抑制を受けることを示した.フェロモン腺特異的脂肪酸還元酵素(FAR)遺伝子を探索し,FAR様配列を持ちフェロモン腺特異的発現をするものの全長配列を確認した.アズキノメイガ雄触角から複数のフェロモン受容体遺伝子候補をクローニングし,アフリカツメガエル卵を用いた機能検索を試みた.
アワノメイガ雄の超音波:アワノメイガ雄が30-80kHzの種特異的パルスパターンをもつ超音波を出し,雌は雄の出す周波帯に高い感度を示すことを示した.解剖と行動実験から前翅と胸部の特殊な鱗粉が擦れ合って超音波を生じるという世界初の知見を得た.超音波の生態的機能を行動実験から考察した.
■ニカメイガのイネ個体群とマコモ個体群の分化:
雄成虫交尾器の形態測定値の多変量解析により,従来未知の両系統間の形態的差異を検出した.両系統間の交尾時間帯の明確差異は両者の生殖的隔離に機能するとされてきたが,両者が同所的に生息するつくば市個体群では両者間に交尾時間の差が見られず,隔離機構の発達に別の要因が作用した可能性を示した.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2004 - 2006

【配分額】27,040千円 (直接経費: 20,800千円、間接経費: 6,240千円)

【研究分野】生態・環境

【研究領域課題番号】15207004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

種分化 / 生殖隔離 / 交尾器 / 量的遺伝 / 連鎖地図 / 精子競争 / 体表炭化水素 / 浸透性交雑 / AFLP / マイクロサテライト / QTL / 遺伝子系統樹 / 性フェロモン / 繁殖形質 / 交雑 / 遺伝的基盤 / 遺伝的多型 / 分子系統

【研究成果の概要】

本研究では,日本列島内で15種に分化し,交尾器形態に著しい種問変異があるオオオサムシ亜属を主な研究材料として繁殖形質進化と種分化過程の解析を行なった.交尾器形質の種問差の遺伝的基盤については,イワワキオサムシとマヤサンオサムシの交雑個体を用い,量的遺伝解析と最的遺伝子座連鎖解析を行なった.2鍾間の顕著な交尾器形態差に関与する遺伝子座は,比較的少数であると推定された.AFLP,マイクロサテライトを用いて,遺伝子座のマッピングを行なった。オオオサムシ亜属の交尾器形態の進化と,交尾行動の特性に関して,系統比較法による解析を行なった.その結果,雄交尾器の機能的部分である交尾片の長大化が,精包の大型化,交尾時間の短縮と相関して起こっていることが分かった.またオオオサムシ亜属では,精子の多型はないが,交尾の際に膣内に入れられる精子束に長・短の2型があることが分かった.2型のうち,長いタイプは交尾片と相関して進化していることが分かり,精子競争の強さと関連して選択されてきたことが示唆された.交尾器形態の進化は,集団内の性選択によって引き起こされていると考えられるが,交尾器形態の分化は機械的な生殖隔離をもたらし,種分化を促進することが予測される.また,現在の同所的種間には規則的な体サイズ差があることから,機械的生殖隔離には体サイズの分化も寄与していると予測される.同所的種間におけるミトコンドリアの遺伝子浸透率(交雑の指標)は,体サイズ差と交尾器サイズ差が大きいほど小さいことが示され,上記の予測が指示された.オオオサムシ亜属については,この他,性フェロモンの構成成分と考えられる体表炭化水素による配偶者認識,炭化水素の種間差,種間の交尾前・交尾後隔離に関する分析を行なった.

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2003 - 2006

【配分額】33,670千円 (直接経費: 25,900千円、間接経費: 7,770千円)

【研究分野】生態

【研究領域課題番号】12894019 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

種分化 / 生殖隔離 / 生物多様性 / データベース / 理論的研究 / 生態学的研究 / 分子生物学的研究

【研究成果の概要】

生殖隔離がどのようなメカニズムで進化したかという問題の解明は、地球上での多様性創出の原因を考える上でも重要なテーマの一つである。この問題を「種分化のメカニズムの解明」と「種分化と生物の多様性の関係」から探る研究を押し進めるために、2回の会合を東北大学(仙台)で開催した(11月と2月)。会合では、植物、動物、微生物の対象生物について、理論的研究、分子生物学的研究、生態学的研究、生物地理学的研究、古生物学的研究について討論が行われた。討論の結果、種分化メカニズムの解明のための研究には、(1)交配や資源利用にかかわる遺伝メカニズムを分子レベルで解明する必要性であること、(2)自然界での多様性のプロセスを解明するためには、グローバルな視点からの多様性のパターンの解析が必要であり、そのためには個体をベースとたデータベースが必要であるということ、(3)どのように生態的な要因が種分化の促進に関わっているかを実証研究すること、(4)実際の生物に応用できる理論的研究の発展がのぞましいこと、などが確認された。
また、今後の新たな研究計画に利用できるように、種分化研究の文献データベースの作成や一部計測データのデータベースの作成を行った。今回の成果は、日本生態学会でのシンポジウム「生物多様性の進化機構の解明」などで公開されるほか、雑誌での特集記事として企画している。また、継続的に論議し、今後、大きなプロジェクト研究として計画予定である。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2000

【配分額】3,400千円 (直接経費: 3,400千円)