文部科学省科学研究費補助金「新学術領域研究」
私たちは、先行研究において、アヒルとバリケンのF1雑種(ドバン)不妊の原因が、染色体の不適合性によって引き起こされる相同染色体の対合阻害による減数分裂の停止である可能性を示しました。本研究では、カモ科に属するアヒル(Anas platyrhynchos)、バリケン(Cairina moschata)、ガチョウ(Anser cygnoides)を対象に、遺伝子マッピングによってマクロ染色体の染色体地図を作製し、これら3種の染色体構造の違いを調べるとともに、それらをニワトリの染色体地図と比較することによって、カモ目-キジ目間に生じた染色体構造変化について推定しました。その結果、アヒル-バリケン間では1番染色体とZ染色体で形態に違いが見られたものの、遺伝子オーダーに違いはなく、両者間の染色体構造の違いは非常に小さいものであることを明らかにしました。これらの結果は、アヒルとバリケンのF1雑種の不妊を引き起こす要因は、染色体の不和合性だけではなく遺伝的な要因も関与している可能性を示しています。一方、アヒル・バリケン-ガチョウ間では4番染色体とZ染色体において挟動原体逆位が検出されました。また、カモ目3種とニワトリの間では、2番染色体で挟動原体逆位、Z染色体で動原体の移動が検出されましたが、その他に大きな構造変化はありませんでした。これらの結果は、カモ目及びキジ目の染色体構造は非常に保存的であることを示しています。
メダカ属(Oryzias)の核型は、染色体の形態によって、単腕型、融合型、両腕型の3タイプに分かれ、それぞれの核型を持つメダカ群は分子系統学的にも同じグループを構成し、染色体構造の変化と遺伝的な分化に強い相関が見られます。両腕型のニホンメダカ(O. latipes)と単腕型のハブスメダカ(O. hubbsi)のF1雑種胚では、染色体の不分離によってハブスメダカの染色体が一方的に減少し致死となることが知られています。このような雑種胚の発生異常を引き起こす染色体の不分離の要因の一つとして、動原体ヘテロクロマチンの分化とその不適合性が考えられます。本研究では、単腕型の染色体構成を持つハブスメダカと融合型の染色体構成を持つセレベスメダカ(O. celebensis)から動原体ヘテロクロマチンを構成する反復配列をクローニングし、それらの塩基配列、染色体分布、ならびに種間の保存性について調べました。その結果、ハブスメダカから単離されたOHU-RsaI-Scen配列はすべての染色体の動原体に大量に存在し、セレベスメダカの2つの配列OCE-AluI-ScenとOCE-HinfI-Scen5もほとんどの染色体の動原体部位に存在しました。しかし、これら3種の反復配列の塩基配列やGC含量には相同性はなく、また高い種特異性が見られたことから、それらの起源は互いに異なりそれぞれ独自の分子進化を経てきたことが明らかになりました。現在は、両腕型の核型を持つメダカからも同様に動原体反復配列を単離し、それらの特徴を調べることによって、3種のメダカグループにおける動原体反復配列の進化過程と核型進化との関係について解析を進めています。
2013年9月21日(土)に慶応大学日吉キャンパスで開催された日本遺伝学会第85回大会にて、本領域との共催ワークショップ「異なるゲノム間の軋轢と強調 〜相互作用のゲノミクス〜」を開催し、領域内の寺内、松田、岡がそれぞれの研究対象とするゲノム間の相互作用についての講演を行いました。また、北大の久保友彦先生に、ミトコンドリアと核のコンフリクトのお話をしていただきました。改めて、「病原菌と宿主」、「雌雄」、「亜種間」、「ミトコンドリアと核」など、植物動物の様々なレベルでのゲノム間相互作用を見ていくと興味深い現象が数多く見えてくること、また遺伝子重複やエピジェネティクスを含む転写調節機構の進化など共通性のある要素が存在することが浮き彫りとなりました。学会最終日の午後でしたが、50名を超える来聴者を迎えて有意義なワークショップを行うことができました。また、本大会では本領域の田中、北野による共催シンポジウムも開催され大変盛況でした。
大阪教育大学 鈴木剛
首都大学東京 高橋文
2013年9月19日から21日に東京工業大学で開かれる日本遺伝学会85回大会にて、日本遺伝学会と新学術領域「ゲノム・遺伝子相関」との共催でワークショップ「異なるゲノム間の軋轢と協調 ~相互作用のゲノミクス~」を開催します (http://gsj3.jp/taikai/85taikai/index.html)。9月21日(土)13:30~15:15
「異なるゲノム間の軋轢と協調 ~相互作用のゲノミクス~」
世話人:鈴木 剛 (大阪教育大学)、高橋 文 (首都大学東京)
13:30 WS10 はじめに ○鈴木 剛(大阪教育大学)
13:35 WS10-1 花粉形成をめぐって生ずるミトコンドリアとのコンフリクトを、核はどうやって解消するか:テンサイ(サトウダイコン)の事例
○久保 友彦(北海道大学大学院農学研究院)
13:59 WS10-2 マウス亜種間ゲノム多型による転写調節のゆらぎと生殖隔離
○岡 彩子1、城石 俊彦2(1)情報・システム研究機構 新領域融合研究センター、2)情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所)
14:23 WS10-3 植物-病原菌相互作用の集団ゲノム解析
○寺内 良平((公財)岩手生物工学研究センター 生命科学研究部)
14:47 WS10-4 異種ゲノムの不適合性が引き起こす雑種の不妊・発育不全現象の遺伝的制御機構
○松田 洋一(名古屋大学大学院生命農学研究科動物遺伝制御学研究分野)
15:11 WS10 討論 ○高橋 文(首都大学東京)
一部、講演の順序が変更されるかもしれませんので、ご注意頂ければと思います。
直前のお知らせとなりましたが、学会に参加される方、会場でお会いできればと思います。
すずき・たかはし
アフリカツメガエル (Xenopus laevis) は、祖先型二倍体種の異種間雑種のゲノム倍数化によって生じた異質四倍体種であることが知られています。本研究では、FISH法を用いてアフリカツメガエルの機能遺伝子染色体地図を作製し、二倍体種のネッタイツメガエル (X. tropicalis) の染色体地図と比較することによって同祖染色体対を同定し、異種間雑種の四倍体化後に生じたゲノム・染色体再編成のパターンとそのプロセスを明らかにすることを試みました。cDNAを用いた比較染色体マッピングの結果、同祖染色体9組を全て同定することができ、それぞれの遺伝連鎖群を比較した結果、2組の同祖染色体間に逆位が存在することを除けば、2種間ならびに同祖染色体間での相互転座は検出されず、異質四倍数体化後約4.000~5.000万年経過しても遺伝連鎖群は高度に保存されていることを明らかにしました。また、四倍体化後の遺伝子の欠失は非常に少なく(17%)、遺伝子レベルでの二倍体化はほとんど進んでいないことを見出しました。これらの結果は、2013年7月3日付でHeredityにオンライン publishされました。