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Spatio-temporal genomic variation in wild plants: Integration of genome and field biology

Research Project

Project/Area Number 15K06901
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Research Field Genome biology
Research InstitutionNihon University

Principal Investigator

MORINAGA Shin-Ichi  日本大学, 生物資源科学部, 助教 (80568262)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2018)
Budget Amount *help
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2016: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Keywordsシロイヌナズナ近縁種 / 集団ゲノム解析 / ニッチモデリング / 野生植物 / ゲノム / 適応遺伝子 / 集団構造
Outline of Final Research Achievements

Adaptive genes were researched in Arabidopsis halleri subsp. gemmifera, close to a model plant Arabidopsis thaliana, collected from various environments in Japan. First, genome-wide association study taking account of population structure was used to clarify adaptive genes from whole genome sequencing data of collected multiple individuals. In addition, using the distribution data of alleles of the adaptive genes and environmental data in the collection point, modeling was performed on the geographic information system (GIS) to predict the distribution in the future environment. Furthermore, using plants that are far from model plants, I tried to apply the research approaches in A. halleri subsp. gemmifera.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

広域的な分布を持つ生物種は、時間的に変動する多様な環境に対して、局所的に適応することで分布範囲を拡大させてきたと考えられる。これまで、このような環境適応を担う遺伝子を直接解析することは、技術的に大きな困難を伴っていた。しかしながら本研究では、近年になって広く普及した次世代シーケンサーを用いて大量のDNA配列を解析することで、同一種内の複数個体の全ゲノム解読をおこなった。また、高性能でなおかつ安価な計算機を用いることで、大量のDNA配列データ解析と将来予測のための統計モデル解析から、適応遺伝子に基づく分布予測をおこなった。

Report

(5 results)
  • 2018 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2017 Research-status Report
  • 2016 Research-status Report
  • 2015 Research-status Report
  • Research Products

    (19 results)

All 2019 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (7 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 1 results) Presentation (11 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Plasticity of functional traits and optimality of biomass allocation in elevational ecotypes of Arabidopsis halleri grown at different soil nutrient availabilities2019

    • Author(s)
      Wang Qing-Wei、Daumal Maya、Nagano Soichiro、Yoshida Naofumi、Morinaga Shin-Ichi、Hikosaka Kouki
    • Journal Title

      Journal of Plant Research

      Volume: 132 Issue: 2 Pages: 237-249

    • DOI

      10.1007/s10265-019-01088-9

    • NAID

      40021851847

    • Related Report
      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Functional divergence of duplicate genes several million years after gene duplication in Arabidopsis2018

    • Author(s)
      Hanada Kousuke、Tezuka Ayumi、Nozawa Masafumi、Suzuki Yutaka、Sugano Sumio、Nagano Atsushi J、Ito Motomi、Morinaga Shin-Ichi
    • Journal Title

      DNA Research

      Volume: 25 Issue: 3 Pages: 327-339

    • DOI

      10.1093/dnares/dsy005

    • Related Report
      2018 Annual Research Report 2017 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 100年前の標本を使用した全ゲノム解析 進化を直接観察する2017

    • Author(s)
      久保田渉誠・伊藤元己・森長真一
    • Journal Title

      生物の科学 遺伝

      Volume: 71 Pages: 448-453

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      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] 自然変異に学ぶ適応のしくみ: アブラナ科植物の種内変異を用いたアプローチ2017

    • Author(s)
      彦坂幸毅・森長真一・小口理一・永野聡一郎・見塩昌子・上妻馨梨・藤井伸治・須藤恵美・石塚航・田島直幸・尾崎洋史・Wang Q-W・花田耕介
    • Journal Title

      育種学研究

      Volume: 19 Pages: 24-25

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      2017 Research-status Report
  • [Journal Article] Functional differentiation in UV-B-induced DNA damage and growth inhibition between highland and lowland ecotypes of two Arabidopsis species2016

    • Author(s)
      Wang, Q.-W., H. Ozaki, S. Nagano, S.-I. Morinaga, J. Hidema, K. Hikosaka
    • Journal Title

      Environmental and Experimental Botany

      Volume: 131 Pages: 110-119

    • DOI

      10.1016/j.envexpbot.2016.07.008

    • Related Report
      2016 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] From the laboratory to the field: assaying histone methylation at FLOWERING LOCUS C in naturally growing Arabidopsis halleri.2016

    • Author(s)
      Nishio, H., Buzas, D. M., Nagano, A. J., Suzuki, Y., Sugano, S., Ito, M., Morinaga, S.-I., Kudoh, H.
    • Journal Title

      Genes & Genetic Systems

      Volume: 91

    • NAID

      130005165463

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      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] A genome scan for genes underlying microgeographic-scale local adaptation in a wild Arabidopsis species2015

    • Author(s)
      Kubota, S., Iwasaki, T., Hanada, K., Nagano, A. J., Toyoda, A., Fujiyama, A., Sugano, S., Suzuki, Y., Hikosaka, K., Ito, M., and Morinaga, S.-I.
    • Journal Title

      PLOS Genetics

      Volume: 11 Issue: 7 Pages: e1005361-e1005361

    • DOI

      10.1371/journal.pgen.1005361

    • NAID

      120005947027

    • Related Report
      2015 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 標高間変異における選択と遺伝子流動の影響力の評価:ハクサンハタザオの全ゲノムから2019

    • Author(s)
      吉田直史・若宮健・鳥居怜平・小口理一・石井悠・藤井伸治・久保田渉誠・森長真一・花田耕介・河田雅圭・彦坂幸毅
    • Organizer
      日本生態学会第66回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 植物乾燥標本をリシーケンスする際に気をつけたいこと2019

    • Author(s)
      久保田渉誠・岩崎貴也・永野惇・花田耕介・彦坂幸毅・伊藤元己・森長真一
    • Organizer
      日本植物分類学会第18回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 標高間変異における自然選択と遺伝子流動の影響力の評価:ハクサンハタザオの全ゲノム解析から2018

    • Author(s)
      吉田直史・若宮健・鳥居怜平・小口理一・石井悠・藤井伸治・久保田渉誠・森長真一・花田耕介・河田雅圭・彦坂幸毅
    • Organizer
      東北植物学会第8回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 侵入種ミチタネツケバナと在来種タネツケバナの葉の機能形質の種内変異と生息地環境依存性2018

    • Author(s)
      代抒凝・小口理一・森長真一・彦坂幸毅
    • Organizer
      東北植物学会第8回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 100年前の標本を使用した全ゲノム解析:進化を直接観察する2017

    • Author(s)
      久保田渉誠・伊藤元己・森長真一
    • Organizer
      第64回日本生態学会大会
    • Place of Presentation
      早稲田大学(東京都・新宿区)
    • Year and Date
      2017-03-16
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      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ハクサンハタザオの局所適応解析:機能遺伝子の観点から2017

    • Author(s)
      吉田直史・小口理一・藤井伸治・久保田渉誠・森長真一・花田耕介・彦坂幸毅
    • Organizer
      東北植物学会第7回大会
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      2017 Research-status Report
  • [Presentation] ハツカダイコンとハマダイコンの高温耐性2017

    • Author(s)
      中村由紀子・Qing-Wei Wang・小口理一・森長真一・彦坂幸毅
    • Organizer
      東北植物学会第7回大会
    • Related Report
      2017 Research-status Report
  • [Presentation] 一塩基多型情報を用いた侵入種の緯度に沿った遺伝的背景の解析2016

    • Author(s)
      尾崎洋史・小口理一・上林真実・森長真一・彦坂幸毅
    • Organizer
      日本植物学会第80回大会
    • Place of Presentation
      沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市)
    • Year and Date
      2016-09-16
    • Related Report
      2016 Research-status Report
  • [Presentation] ゲノム情報を利用した野生植物の適応力多様性評価2016

    • Author(s)
      久保田渉誠・岩崎貴也・三浦憲人・永野惇・花田耕介・松葉史紗子・宮下直・彦坂幸毅・伊藤元己・森長真一
    • Organizer
      第63回日本生態学会大会
    • Place of Presentation
      仙台国際センター(宮城県仙台市)
    • Year and Date
      2016-03-24
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] UV-B-induced damage on DNA and growth in highland and lowland ecotypes of Arabidopsis species2015

    • Author(s)
      Qing-Wei Wang・尾崎洋史・永野聡一郎・森長真一・日出間純・彦坂幸毅
    • Organizer
      植物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ新潟(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Presentation] 大根野生種ハマダイコンにおけるトランスクリプトーム解析2015

    • Author(s)
      田島直幸・石塚航・花田耕介・清水みなみ・鈴木穣・伊藤元己・彦坂幸毅・森長真一
    • Organizer
      植物学会第79回大会
    • Place of Presentation
      朱鷺メッセ新潟(新潟県新潟市)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Research-status Report
  • [Book] 日本植物学会 編 植物学の百科事典2016

    • Author(s)
      森長真一
    • Total Pages
      800
    • Publisher
      丸善出版
    • Related Report
      2016 Research-status Report

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Published: 2015-04-16   Modified: 2020-03-30  

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