ハゼ類は、魚類の中でもとりわけ表現型に多様性のある分類群であり、毎年新種が報告されるなど、その分類体系はいまだ完成されていません。現在形態に基づくハゼ類の分類と種同定法では頭部感覚孔の数と位置が鍵とされており、これは上皇陛下らによって整理・体系化されました。頭部感覚孔は、水流などを感知する側線器官の一種であり、生息域の物理環境に適応して進化すると考えられています。しかし、頭部感覚孔とゲノムDNAに基づく遺伝的分化の関係性や、雑種における頭部感覚孔の表現型などはわかっていませんでした。

そこで、生態遺伝学研究室の柿岡諒研究員（遺伝研博士研究員/現・琉球大研究員）と北野潤教授を中心とするグループは、ジュズカケハゼとビリンゴを対象にこの課題に取り組みました。形態に基づく分類によると、ジュズカケハゼは頭部感覚孔を欠き、ビリンゴは左右合わせて6個の頭部感覚孔を持ちます。北海道東部の別寒辺牛川に生息する両種の表現型とゲノムを解析したところ、これら形態に基づいて分類される2種は遺伝的にも分化しているものの、その交雑帯が発見できたことから、2種は交雑していることを見出しました。雑種では、頭部感覚孔の数が2種の中間を示すものから、頭部感覚孔に奇形（左右非対称など）を示す個体が観察されました。また、交雑帯を用いたゲノムワイド関連解析（GWAS）によって、頭部感覚孔の数と相関する遺伝領域も同定できました。

本研究は、未知な部分が多いハゼ類の分類学に大きく貢献するのみならず、頭部感覚孔の遺伝基盤に貴重な知見を与えるものであり、その成果は英国リンネ協会生物学誌に掲載されました。なお、リンネ協会生物学誌の前身のリンネ協会紀要は、世界最古の生物学雑誌（1791年刊行）として知られています。

本研究は、科研費（17KT0028, 19H01003）、先進ゲノム支援（16H06279）の支援を受けました。

図：A. ジュズカケハゼでは体表にむき出しになった感覚器官が並んでいるのが光って見える一方で頭部感覚孔は持たないのに対し、ビリンゴは頭部感覚孔を3対持ち（Aの点線で囲った円）、感覚器官は感覚孔から体内に伸びるトンネル状の頭部感覚管の中にあるため見えない。
B. 雑種は大きく開いた溝のような頭部感覚孔を持っていたり、感覚孔が左右非対称だったりするほか、感覚器官が感覚孔からのぞいて見えたり、感覚孔が変形している（ピンクの点線で囲った楕円）。

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プレスリリース資料／補足資料

株式会社ヤクルト本社（社長　根岸孝成）および大学共同利用機関法人　情報・システム研究機構　国立遺伝学研究所（所長　花岡文雄）は、乳幼児を対象に生後2年間の腸内細菌叢の形成過程および腸内細菌の代謝産物である短鎖脂肪酸の構成との関連性について調査しました。その結果、以下の４点が示されました。

①乳幼児の腸内細菌叢の構成が段階的に移行すること（Enterobacterales優勢→Bifidobacteriales優勢→Clostridiales優勢） ②乳幼児の腸内短鎖脂肪酸の構成が段階的に移行すること（酢酸濃度が低くコハク酸濃度が高い状態→乳酸とギ酸濃度が高い状態→プロピオン酸と酪酸濃度が高い状態） ③酪酸の産生には多様なClostridialesが関与しており、授乳の停止と同時にClostridialesが増加し、酪酸が産生されるようになること ④乳酸およびギ酸の産生にはBifidobacterialesが関与しており、中でも特に、母乳にも含まれるフコシルラクトースを効率的に利用できる乳児型のビフィズス菌が寄与していること

本研究により、乳幼児期の腸内細菌叢と短鎖脂肪酸の構成変化が連動していることが示唆されました。腸内細菌が産生する短鎖脂肪酸は、近年の研究により、感染症予防や脂肪蓄積の抑制、アレルギーの発症抑制等に関与することが報告されています。乳幼児期の腸内細菌叢および腸内の短鎖脂肪酸の種類や量を制御することができれば、同時期および成長後の健康維持や疾病リスクをコントロールできる可能性があります。本研究の成果は、ヒトの健康に関連する代謝産物の調節や健康維持に貢献する食品素材等の開発、乳幼児期における適切な食事形態の提案につながるものと考えられます。

なお、本研究結果は、学術雑誌The ISME Journal（2021年3月15日付）に掲載されました。

図: 研究結果の要約図

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プレスリリース資料

東京大学大気海洋研究所の井上広滋教授らは、ミドリイガイ（写真）の全ゲノム配列の解読を行い、高精度なゲノム情報の再構築に成功しました。ミドリイガイはムール貝の仲間で、熱帯・亜熱帯沿岸生態系の主要種であり、また、東南アジアで広く養殖される水産重要種です。さらに、本種には海水中のマイクロプラスチック粒子や汚染物質を蓄積する性質があり、海洋汚染の指標生物としても注目されています。今回解明した全ゲノム配列は極めて精度が高く、生理学、生態学、水産食品学など様々な研究分野に今後大きく貢献することが期待されます。

さらに、井上教授らは、解明したゲノム配列から、ミドリイガイが海中基盤に付着するために合成する「足糸」の耐久性のしくみを解明しました。ムール貝類の足糸は、微生物や酵素による分解に耐性があることが知られていましたが、そのしくみはこれまでわかっていませんでした。今回解明したゲノム上の遺伝子の中から、足糸を合成する「足」で主に発現し、かつ発現量が高い81遺伝子について詳しく調べると、タンパク質分解酵素阻害物質や生体防御関連の遺伝子がその約30%を占めていました。すなわち、足糸の耐久性は、頑丈な構造を作るだけでなく、分解から防御するための遺伝子を多数動員して実現していることが初めて明らかになったのです。この成果は、海中施設や船舶への貝類の付着防除対策に新たな手掛かりをもたらすものです。

本研究は、科学研究費助成事業新学術領域研究「学術研究支援基盤形成」先進ゲノム解析研究推進プラットフォーム（16H06279 (PAGS)）、基盤研究(B)（18H02261）、東京大学—日本財団「FSI海洋ごみ対策プロジェクト」の支援を受けて実施したものです。

本研究成果は、英国科学雑誌「Scientific Reports」に2021年3月16日午後7時（日本時間）に掲載されました。

遺伝研の貢献
illumina社のHiSeq2500システムを用いて、熱帯・亜熱帯性のムール貝の一種ミドリイガイのゲノム情報を整備しました。本解析は、2018年度先進ゲノム支援の支援課題としておこなわれたものです。

図: イガイ類が足糸の耐久性を高めるしくみ

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Reduction in organ-organ friction is critical for corolla elongation in morning glory.

Ayaka Shimoki, Satoru Tsugawa, Keiichiro Ohashi, Masahito Toda, Akiteru Maeno, Tomoaki Sakamoto, Seisuke Kimura, Takashi Nobusawa, Mika Nagao, Eiji Nitasaka, Taku Demura, Kiyotaka Okada, Seiji Takeda.

Communications Biology 4, 285 (2021) DOI:10.1038/s42003-021-01814-x

プレスリリース資料

京都府立大学の武田征士准教授（細胞工学研究室）、奈良先端科学技術大学院大学の津川暁特任助教（植物代謝制御研究室）らの共同研究グループは、江戸時代から知られている変化アサガオのひとつで、花びらが折れ曲がる「台咲（だいざき）」系統を材料に、花びらがまっすぐに伸びる力学的な仕組みを明らかにしました。花器官表面にあるミクロ構造「分泌腺毛」が、器官どうしの摩擦を軽減することで、狭いつぼみの中でも花びらが伸長できることが分かりました。この仕組みを応用し、観賞用の花の形を自在に制御する園芸技術につながる可能性があります。

本研究は、文部科学省および日本学術振興会の科学研究費補助金（JP18K06366, JP18H05484, JP18H0548, JP18H04787）文部科学省の私立大学戦略的研究基盤形成支援事業（S1511023）、国立遺伝学研究所NIGJOINT(44A2020)の支援を受けて行われました。

本研究成果は、国際学術誌「Communications Biology」に、令和３年３月５日１０時 (GMT)に掲載されました。

遺伝研の貢献
マイクロフォーカスX線CT装置を用いてアサガオ蕾のCTスキャンを行い、蕾内部の花弁等の主要器官や維管束構造の観察に貢献しました。本解析は2020年度国立遺伝学研究所共同研究(NIG-Joint)として行われたものです。
▶︎ 国立遺伝学研究所 3D Imaging Roomウェブサイト
▶︎ 生物の複雑な構造を３次元で解き明かす

本研究はNBRPのアサガオのリソースを活用して遂行されました。

図: 野生型（左）と台咲（右）の花
野生型では花弁がまっすぐ伸長して漏斗状になる。台咲では花弁が2度折れ曲がり、花の中央に筒状の「台」と呼ばれる構造を作る。

動画: 本成果のmicroCTによるアサガオ蕾の解析部分を抜粋し要約。
①スキャンしたサンプルと装置
②3次元表示動画による外観観察
③注目部位を拡大スキャンしたデータの２次元および３次元表示動画による詳細な観察

• 本研究を紹介したコラムはこちら