Research press release


Nature Genetics

A ‘supergene’ for alternative male morphs in the ruff

渉禽類の一種であるエリマキシギ(Philomachus pugnax)の雄には3種類の型(モルフ)があり、3つのモルフの配偶行動には大きな違いがある。その違いをもたらす遺伝的メカニズムが2つの研究によって解明され、複数の複雑な表現型が単一の遺伝要因によって制御される仕組みが明らかになった。


今回、Leif Andersson、Xin LiuたちのグループとTerry Burke、David Lank、Mark Blaxterたちのグループは、雄のモルフ間の行動と外観の複雑な違いが単純な遺伝的基盤によって生じることを詳しく解明するために、エリマキシギの雄のゲノムの塩基配列をそれぞれ独自に解読した。そして、ある染色体の1つの領域が、satelliteとfaederではindependentの逆向きになっていることを発見した。この逆位領域には、100個以上の遺伝子が含まれており、これらがひとかたまりで遺伝する1つの「超遺伝子」と考えることが可能だ。Anderssonたちは、逆位が最初に起こったのは約380万年前のことであり、その後変異が蓄積されて、satelliteとfaederの相違を生じたと推論している。一方、Burkeたちは、雄のモルフ間の行動の違いに寄与する可能性のあるホルモンシグナル伝達に関与する複数の遺伝子を同定した。また、両グループは、satelliteの白い装飾用羽毛をもたらしているのがMC1R遺伝子である可能性を明らかにした。

The genetic mechanism underlying major differences in mating behaviors between three types of males in a species of wading bird is reported in two papers published online this week in Nature Genetics. The studies illustrate one way in which a single genetic factor can control multiple complex traits.

The ruff (Philomachus pugnax) has three distinctive types, or morphs, of males. Independent males (constituting 80-95% of males) have ornamental plumage of varying colors, and they defend territories to gain access to females. Satellite males (5-20%), which only have white ornamental plumage, are non-territorial and submissive to independents, mating only when independents are otherwise distracted. Faeder males (<1%) resemble females and are thus disguised from aggressive independents. The three male morphs are controlled by a single genetic factor.

To understand how such complex behavioral and visual differences between male morphs could have such a simple genetic basis, two groups, led independently by Leif Andersson and Terry Burke, sequenced the genomes of ruff males. They each found that a region on one chromosome was inverted in satellite and faeder males, relative to that of independents. This region contains over 100 genes, and the inversion can be thought of as a single ‘supergene’ that is inherited in a single block. Andersson, Xin Liu and colleagues estimate that the inversion first occurred about 3.8 million years ago and accumulated mutations over time that led to the differences between satellites and faeders. Burke, David Lank, Mark Blaxter and colleagues identified genes involved in hormone signaling that may contribute to the behavioral differences between the male morphs. Both groups also identified the gene MC1R as potentially responsible for the white ornamental feathers in satellite males.

doi: 10.1038/ng.3430


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