アンカリンシュリンプの赤色発色.カロテノイド、遺伝的変異、および候補遺伝子

Red Coloration in an Anchialine Shrimp: Carotenoids, Genetic Variation, and Candidate Genes.

• Ryan J Weaver
• Bryson K Gonzalez
• Scott R Santos
• Justin C Havird

抄録

赤色は動物の間で広く分布している表現型であるが、この表現型の色素学的・遺伝学的基盤は比較的少数の分類群で報告されている。このような表現型を持つ動物の中で、ハワイの固有種であるアンキアルインシュリンプが赤いのは、アスタキサンチンが蓄積されているためであることを明らかにした。の系統的に異なる系統の実験室のコロニーは、発達的に、そしておそらく遺伝的に固定されているアスタキサンチンのコロニー固有の量を持っています。カロテノイドの補給と制限実験では、食事制限は色の違いを駆動する主要な要因ではないことを示唆している、コロニー内のベースラインレベルからアスタキサンチンの含有量を変更することはできませんでした。甲殻類や他の甲殻類におけるアスタキサンチンの産生に関与していると予測される可能性のある遺伝子産物は、真菌類に見られる二機能性チトクロムP450ファミリー3酵素に密接に関連している。しかし、鳥類や亀類のケトール化反応を触媒すると考えられている酵素のホモログは見つかっていませんでした。今回の研究は、カメの赤い色の表現型の違いを遺伝子型の違いに結びつける第一歩である。今後の研究課題としては、(1)食事性カロテノイドのアスタキサンチンへの生体変換に関与する遺伝子を特定し、(2)どのようなゲノム変異が系統間での着色の変異を促進するかを検討し、(3)甲殻類における条件依存性のカロテノイドの着色についてより明確に検証することに焦点を当てるべきである。

Red coloration is a widely distributed phenotype among animals, yet the pigmentary and genetic bases for this phenotype have been described in relatively few taxa. Here we show that the Hawaiian endemic anchialine shrimp is red because of the accumulation of astaxanthin. Laboratory colonies of phylogenetically distinct lineages of have colony-specific amounts of astaxanthin that are developmentally, and likely genetically, fixed. Carotenoid supplementation and restriction experiments failed to change astaxanthin content from the within-colony baseline levels, suggesting that dietary limitation is not a major factor driving coloration differences. A possible candidate gene product predicted to be responsible for the production of astaxanthin in and other crustaceans is closely related to the bifunctional cytochrome P450 family 3 enzyme found in fungi. However, homologs to the enzyme thought to catalyze ketolation reactions in birds and turtles, , were not found. This work is one of the first steps in linking phenotypic variation in red coloration of to genotypic variation. Future work should focus on (1) pinpointing the genes that function in the bioconversion of dietary carotenoids to astaxanthin, (2) examining what genomic variants might drive variation in coloration among discrete lineages, and (3) testing more explicitly for condition-dependent carotenoid coloration in crustaceans.