トゲウオ科魚類における収斂進化のホットスポット遺伝子の決定要因

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適応進化に使用される遺伝子や変異は予測可能だろうか?収斂進化は類似した選択圧のもと類似した形質が独立に進化する現象である.収斂進化に使用される遺伝子は特定のものにバイアスする場合が多く見られる.このバイアスを引き起こす要因こそが，適応進化の遺伝的基盤を決める要因と考えられる.本研究では，トゲウオ科魚類で確認されている，鱗の枚数減少の収斂進化の遺伝的基盤を対象とする.この適応進化においてホットスポット遺伝子やホットスポット変異が生じる要因を，特に集団構造と多面発現効果に着目して解明する.本年度は以下の内容を実施した．まずトゲウオ科のイトヨについて，ゲノム編集により鱗板枚数減少の候補原因遺伝子であるEdarのノックアウトを作成した．ノックアウト第一世代は鱗板やその他の形質に明瞭な変異が見られ，Edarが実際の原因遺伝子であることが支持された．次に全ゲノム解析により，淡水型と回遊型の集団間の遺伝子流動の量を，日本と北米のそれぞれで推定した．北米では遺伝子流動量は高く推定された一方で，日本では低く推定された．また日本の回遊型集団内には低鱗板数タイプのアリルが見られなかった．以上から日本では遺伝子流動量が低いために集団間で低鱗板数タイプのアリルが共有されにくかったことが支持された．イトヨと同様に鱗板変異があるトミヨについても，ゲノム編集で候補原因遺伝子であるEdarのノックアウト個体を作成した．またEdarの鱗板完全型と不完全型アリル間に見られた構造変異が候補原因変異と考え，その領域についてゲノム編集を実施した．トミヨの鱗板変異を説明する二つのゲノム領域についてアリルの起源の年代をAncestral recombination graph解析で推定した．アリル間の分岐は近縁種との種分化よりも深く，種分化以前より維持されていると推定された．