キンギョの様々な形態はどうやって生み出されたのか?

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2020-06-2-30 国立遺伝学研究所

The Genetic Basis of Morphological Diversity in Domesticated Goldfish

Tetsuo Kon, Yoshihiro Omori, Kentaro Fukuta, Hironori Wada, Masakatsu Watanabe, Zelin Chen, Miki Iwasaki, Tappei Mishina, Shin-ichiro S. Matsuzaki, Daiki Yoshihara, Jumpei Arakawa, Koichi Kawakami, Atsushi Toyoda, Shawn M. Burgess, Hideki Noguchi, Takahisa Furukawa.

Current Biology 30, 1-15 (2020). DOI:10.1016/j.cub.2020.04.034

1. 背景
キンギョは1000年以上にわたって愛玩動物として飼育され、色、頭部の形、体の形、ヒレの形、目の形などが異なるさまざまな品種が生み出されてきた。現在、180以上の変異種、70以上の遺伝学的に樹立された系統が存在する。私たちは2019年にキンギョ(ワキン)の全ゲノム塩基配列を発表した。キンギョの祖先は4回の全ゲノム重複(WGD)を経て、最終段階で2n=50から生じた2n=100の異質4倍体ゲノムをもつ。異質4倍体ゲノムの生物では、サブゲノムが非対称的に進化し、それが多様な表現型を生み出すことが予想される。

2. 結果
キンギョゲノム上の転移因子(TE)を指標に、LとS、2セットのサブゲノムを同定した。次に、27のキンギョ系統の全ゲノム塩基配列の決定を行なった。これにより、キンギョが大きな3つのグループ(江戸、チャイナ、ランチュウ)に分かれることがわかった。さらに、GWASによる変異系統の解析を行った。その結果、「背びれなし」(ランチュウの特徴)ではSサブゲノム上のLrp6(Lrp6S)、「長い尾ひれ」ではSサブゲノム上のkcnk5b(kcnk5bS)、「出目」ではLサブゲノム上のLrp2a(Lrp2aL)、「アルビノ」ではLとS両方のoca2、「ハート型尾ひれ」ではS上のrpzクラスターが変異の原因遺伝子(候補)であることを明らかにした。

3. 今後の期待
WGDで生じたサブゲノム上の変異が、キンギョの多様な形態を生み出していることがわかった。キンギョのLとSのサブゲノムは、コモンカープ(コイ)のBとAのサブゲノムに対応させることができ、構造がよく保存されていた。LRP2はヒトではDonnai-Barrow症候群の原因遺伝子であり、OCA2はヒトでは眼皮膚白皮症の原因遺伝子である。キンギョの変異体は、ヒト疾患研究のモデルにもなる。

本研究は、大阪大学と国立遺伝学研究所・比較ゲノム解析研究室・発生遺伝学研究室・先端ゲノミクス推進センターとの共同研究として行われた。NIG-JOINTに支援された。

Figure1

図:本研究で用いたキンギョ野生型(1)と変異型(2-28)。ゲノム解析により、変異型はチャイナグループ(2-11)、ランチュウグループ(12-17)、江戸グループ(18-28)に分けられた。

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