Developmental genetic basis of evolution of male ornaments driven by "reinforcement"

“强化”驱动的雄性饰物进化的发育遗传基础

• 批准号: 20K21454
• 负责人: 安藤 俊哉
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Kyoto University (2022)National Institute for Basic Biology (2020)
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21454/
• 关键词: 強化; 進化発生学; 装飾形質; 構造色; キチョウ; 進化生物学; キチョウ属

本研究では、近縁なキチョウ２種において、強化(生殖的形質置換)によって装飾形質が２種で異なる方向へ進化した点に着目し、その進化の方向性を決めた発生遺伝学的基盤を解明することを目指した。本年度は、強化遺伝子・装飾形質形成遺伝子の同定を目指して本土産・沖縄産の個体のsingle cell RNA-seqデータの取得、遺伝子アノテーションとゲノムリシークエンス、及びゲノムワイド関連解析(GWAS解析)を進めた。また、装飾形質の発現に関連する蛹の時期の組織形態変化を透過型電子顕微鏡解析によって解析した。まず、ゲノムリシークエンスによってゲノムアセンブリの品質が向上し、single cell RNA-seq解析によって、本土産・沖縄産間の装飾形質の違いに関連した発生制御遺伝子候補が見出されたので、RNA干渉による遺伝子機能阻害実験の準備を進めた。また、発生過程の電子顕微鏡観察によって、装飾形質の発現には鱗粉細胞におけるアクチン細胞骨格とクチクラとの相互作用の変化が関連することが見出されたので、関連制御因子の機能阻害実験の準備を進めた。GWAS解析に関しては、解析個体数を増やすために１世代追加して遺伝学的交配実験を行い、得られた個体の装飾形質のスコアリングとゲノム抽出を完了し、次世代シークエンス解析（ddRAD-seq法）の準備を進めた。当初の計画通りに、実験が完了しなかったので、計画を延長し、遺伝子機能解析の完了を目指して実験を進めることとした。

在这项研究中，我们集中于以下事实：由于加强（生殖性状替代），装饰性状朝着两种密切相关的Kichocho物种之间的不同方向发展，并旨在阐明确定其进化方向的发展遗传基础。今年，我们进行了从大陆和冲绳的个体中获取单细胞RNA-seq数据，以及基因注释和基因组的重大方程，以及全基因组关联分析（GWAS分析），目的是识别增强的基因和装饰性状形成基因。另外，通过透射电子显微镜分析分析了在pupal期间的组织形态变化，与装饰性状的表达相关。首先，基因组重新等式提高了基因组组装的质量，单细胞RNA-seq分析显示，与大陆和冲绳之间观赏性特征差异有关的发育控制基因候选候选者，因此为实验做准备以通过RNA干扰来抑制基因功能。此外，发育过程中的电子显微镜观察结果表明，装饰性状的表达与鳞片细胞中肌动蛋白细胞骨架和角质层之间相互作用的变化有关，因此对实验进行了准备，以抑制相关调节剂的功能。关于GWAS分析，添加了一代人以增加分析群体的数量，并进行了遗传交配实验，对所获得个体的观赏性状进行了评分，并完成了基因组提取，并为下一代测序分析做准备（DDRAD-SEQ方法）。由于未按计划完成实验，因此扩展了计划，并进行了实验，目的是完成基因功能分析。

项目成果

Genetic tool development for understanding the molecular basis of intraspecific color pattern diversification in the ladybug

开发遗传工具来了解瓢虫种内颜色图案多样化的分子基础

• 发表时间: 2022
• 作者: Yuichi I. Naito;Miriam Belmaker;Francisco J. Jimenez-Espejo;Maria D. Simon-Vallejo;Jose Antonio Riquelme Cantal;Ruben Parrilla-Giraldez;Miguel Cortes-Sanchez;Toshiya Ando
• 通讯作者: Toshiya Ando