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⇒応用生命科学領域
(大学院)
写真 進化遺伝学研究室
生物進化の原因となるゲノムや遺伝子の変化を分子レベルで解明することを目的に研究を行っています。特に環境適応や種分化のメカニズムに焦点を当てています。 野外採集に始まり、分子生物学、生物情報学的手法を用いた幅広い研究がモットーです。
教 員
教 授 田村 浩一郎 e-mail
准教授 高橋 文 e-mail
助 教 野澤 昌文 e-mail
アカショウジョウバエの環境適応進化の分子メカニズム
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発酵した樹液に集まるショウジョウバエ
抗菌ペプチド遺伝子によるショウジョウバエの環境適応
 ショウジョウバエは果実、樹液などが発酵、腐敗したものを食物としますが、種によって酵母、カビ、バクテリアなど異なる微生物のいる環境に適応しています。ショウジョウバエの微生物耐性には抗菌ペプチドが主な役割をはたしていますが、種によって抗菌ペプチド遺伝子の種類や数に差があり、それが異なる微生物に対する耐性の原因になっていると考えられます。面白いことに、カビに対して強い耐性があるクロショウジョウバエには、キイロショウジョウバエが持つ主要な抗菌ペプチド遺伝子がありません。そこで、現在、次世代シーケンサを使って、クロショウジョウバエのカビ耐性の原因となっている抗菌ペプチド遺伝子を調べました。その結果、多くの抗菌ペプチド遺伝子の発現パターンが両種の間で異なることが分かりました。抗菌ペプチド遺伝子の発現パターンとカビ耐性の関連を調べています。

アカショウジョウバエの低温耐性と温帯への適応進化
 アカショウジョウバエは、元来、東南アジアの熱帯・亜熱帯域に分布していましたが、1980年代半ばに関西でも生息が確認されました。アカショウジョウバエは、温帯に分布を広げる際に低温耐性を獲得したと考えられます。そこで、東南アジア、南西諸島、関西から採集された系統について、1℃の低温下における平均生存時間を測定してみたところ、南西諸島、関西の系統は、東南アジアの系統より長い時間生存することができ、低温耐性が高いことがわかりました。この低温耐性は、生育温度よりも5℃低い温度で慣らす順化によって向上することがわかりました。すなわち、低温耐性の原因遺伝子は順化によって発現が促進されると考えられます。そこで、次世代シ−ケンサを使って順化によって発現量が変化する遺伝子を探索し、得られた候補遺伝子をキイロショウジョウバエでGAL4/UASを用いて発現量を変化させ、低温耐性への効果を検証する実験を行っています。
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1℃におけるアカショウジョウバエの生存率と生存率におよぼす順化の効果の地域系統差
ゲノムDNA塩基配列の分子進化とバイオインフォマティクス
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DNA配列データの生物情報学的解析
 ゲノム・プロジェクトの成果により、近年、大量のDNA塩基配列データが遺伝子データバンクに蓄積されています。実験的手法によって決定した配列データにこれらのデータも加え、コンピュータを用いて生物情報学的に解析することにより、遺伝情報の本体であるゲノムDNA塩基配列やタンパク質のアミノ酸配列がどのように進化するのかを調べています。データ解析から得られた情報を元に、分子進化のコンピュータ・シミュレーションも行います。また、データ解析のための新しい方法理論・計算アルゴリズムの研究や分子進化・分子系統解析のためのコンピュータ・ソフトウェアの開発も行っています。
ショウジョウバエを用いた種分化の分子機構の解明
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体色と性行動の関連性を調べるための実験
 種分化の分子機構を明らかにすることは、進化生物学における重要なテーマの一つです。ショウジョウバエを用いて、性行動の解析や遺伝学的実験を行い、自然集団中に存在する生殖的隔離に関与する可能性のある遺伝的変異を調べています。現在は、特にキイロショウジョウバエの体色変異と性行動の微細な変異との関連性に着目した実験的研究を進めています。同時に、生殖的隔離に関与するゲノムワイドな分子機構を明らかにするために、次世代シークエンサーを用いたゲノムワイドな遺伝子発現解析や、DNA塩基配列の集団遺伝学的解析など、バイオインフォティクスによる解析的研究も行っています。
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次世代シークエンサーによるゲノムワイドな遺伝子発現解析
ショウジョウバエを用いた性染色体の進化機構に関する研究
 性染色体は多くの生物に存在し、長い生物の歴史の中で何度も独立に進化してきたことが知られています。しかし、性染色体ができると多くの場合Y染色体(ZW型ではW染色体)が退化するため、オス(ZW型ではメス)にとっては有害となるはずです。ではどのようにして生物は何度も性染色体を獲得し、保持しているのでしょうか?本研究室では、過去100万年以内に性染色体を新たに獲得したミランダショウジョウバエ、アカショウジョウバエ、アメリカショウジョウバエを用いてこの謎に迫ろうとしています。
 その他、ショウジョウバエを用いてmicroRNAを介した遺伝子制御ネットワークの進化機構の解明にも取り組んでいます。どちらの研究も、次世代シーケンス(DNA-seq、mRNA-seq、ChIP-seq、smallRNA-seq、CLIP-seq)を用いた大規模データの創出とバイオインフォマティクスを用いた大規模データ解析が中心です。
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新しい性染色体を持つショウジョウバエ
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miRNAと標的遺伝子の進化過程の推定
最近の研究業績
  1. Fraimout A, Debat V, Fellous S, Hufbauer RA, Foucaud J, Pudlo P, Marin J-M, Price DK, Cattel J, Chen X, Deprá M, Duyck PF, Guedot C, Kenis M, Kimura MT, Loeb G, Loiseau A, Martinez-Sañudo I, Pascual M, Richmond MP, Shearer P, Singh N, Tamura K, Xuéreb A, Zhang J, Estoup A. (2017) Deciphering the routes of invasion of Drosophila suzukii by means of ABC random forest. Mol. Biol. Evol. (in press)
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©2015 Department of Biological Sciences, Tokyo Metropolitan University