クローナル個体群共存における休眠卵の役割と分子基盤の解明

本研究課題の目的は、日本に生息する絶対単為生殖型ミジンコ（Daphnia pulex）複数クローナル個体群の共存機構を調べることにより、競争関係にある生物種の共存機構を生態学的および分子生物学的に明らかにすることである。昨年度までの研究により、餌をめぐる競争に劣位な系統は、高い休眠卵生産頻度によって競争優位系統との競争を回避し、個体群を維持しているという「休眠卵による競争回避仮説」を提唱した。このように、休眠卵生産はミジンコ属にとって必要不可欠な形質であるにも関わらず、休眠卵生産を誘導する環境条件はよく調べられている一方、どのような分子メカニズムで休眠卵生産が起こるのか未解明である。本年度は、絶対単為生殖型ミジンコ種内系統のうち、休眠卵生産頻度の異なる2系統を用いたRNA-seq解析により、休眠卵生産の運命決定に関わる遺伝子を網羅的に探索した。昨年度までの研究により、休眠卵生産頻度の異なるミジンコ2系統を用いた、急発卵および休眠卵生産を高確率で誘導できる実験系は確立され、各系統が卵生産を行う前後での経時的な個体の回収は完了している。本年度は個体からのRNA抽出と精製を行い、RNAシーケンスは外注にて実施した。データの解析は、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所が有する遺伝研スーパーコンピュータシステムを利用して実施した。解析の結果、休眠卵生産前に特異的に発現変動する遺伝子群を選抜でき、これら遺伝子群には、長鎖脂肪酸の生合成経路および糖代謝に関わる遺伝子が有意に多く含まれていることを明らかにした。今後、得られた候補遺伝子のノックアウトや強制発現により機能解析を実施し、休眠卵生産を制御する遺伝子を特定する。これら一連の研究により、報告者が提唱する「休眠卵による競争回避仮説」を生態学的かつ分子生物学的に立証されることが期待される。

本研究課題の目的は、日本に生息する絶対単為生殖型ミジンコ（Daphnia pulex）複数クローナル個体群の共存機構を調べることにより、競争関係にある生物種の共存機構を生態学的および分子生物学的に明らかにすることである。昨年度までの研究により、餌をめぐる競争に劣位な系統は、高い休眠卵生産頻度によって競争優位系統との競争を回避し、個体群を維持しているという「休眠卵による競争回避仮説」を提唱した。このように、休眠卵生産はミジンコ属にとって必要不可欠な形質であるにも関わらず、休眠卵生産を誘導する環境条件はよく調べられている一方、どのような分子メカニズムで休眠卵生産が起こるのか未解明である。本年度は、絶対単為生殖型ミジンコ種内系統のうち、休眠卵生産頻度の異なる2系統を用いたRNA-seq解析により、休眠卵生産の運命決定に関わる遺伝子を網羅的に探索した。昨年度までの研究により、休眠卵生産頻度の異なるミジンコ2系統を用いた、急発卵および休眠卵生産を高確率で誘導できる実験系は確立され、各系統が卵生産を行う前後での経時的な個体の回収は完了している。本年度は個体からのRNA抽出と精製を行い、RNAシーケンスは外注にて実施した。データの解析は、情報・システム研究機構 国立遺伝学研究所が有する遺伝研スーパーコンピュータシステムを利用して実施した。解析の結果、休眠卵生産前に特異的に発現変動する遺伝子群を選抜でき、これら遺伝子群には、長鎖脂肪酸の生合成経路および糖代謝に関わる遺伝子が有意に多く含まれていることを明らかにした。今後、得られた候補遺伝子のノックアウトや強制発現により機能解析を実施し、休眠卵生産を制御する遺伝子を特定する。これら一連の研究により、報告者が提唱する「休眠卵による競争回避仮説」を生態学的かつ分子生物学的に立証されることが期待される。