A genomic investigation into the adaptive diversity of a wild Arabidopsis species

• Project/Area Number: 16K18623
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Kubota Shosei 東京大学, 大学院総合文化研究科, 助教 (10771701)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2018)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2018: ¥650,000 (Direct Cost: ¥500,000、Indirect Cost: ¥150,000); Fiscal Year 2017: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000); Fiscal Year 2016: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
• Keywords: 次世代シーケンサー / ゲノムワイドSNP解析 / 適応遺伝子 / 生態ニッチモデル / ゲノム / エコゲノミクス / ニッチモデリング / 適応力

Outline of Final Research Achievements

Here, we collected Arabidopsis halleri subsp. gemmifera individuals from more than 100 populations throughout its distribution in Japan. Next generation sequencing was applied to each individual to obtain a genome wide SNP (single nucleotide polymorphism) dataset. Candidate genes underlying environmental adaptation were detected from a genome-wide association study (GWAS) between SNPs and environmental components obtained from a 1 km mesh GIS dataset. Ecological niche modeling based on these adaptive genes revealed that response to simulated global warming can differ between the opposing alleles. These results highlight the genetic mechanisms underlying intra specific adaptive variation.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

様々な中立的遺伝マーカーの発達により、ひとつの野生生物種に内包される多様性の理解は大きく進んだ。一方で、中立的遺伝マーカーが示す“多様性”は、種内の分集団がたどってきた歴史を反映するものであり、種が内包する適応力の多様性（高温耐性，乾燥耐性などが分集団間で異なること）を必ずしも反映するものではない。今後は地球規模での気候変動が予想されているが、そうした環境変化に野生生物がどのように応答するかを予測する上で、適応力の種内多様性を遺伝子レベルで把握することは非常に重要と言える。

Research Products

• [Journal Article] Suppression of B function strongly supports the modified ABCE model in Tricyrtis sp. (Liliaceae) (2016)
  • Author(s): Masahiro Otani, Ahmad Sharifi, Shosei Kubota, Kanako Oizumi, Fumi Uetake, Masayo Hirai, Yoichiro Hoshino, Akira Kanno, Masaru Nakano
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 6 Issue: 1 Pages: 24549-24549
  • DOI: 10.1038/srep24549
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 寒い高山と暑い蛇紋岩地で平行進化した早咲きアキノキリンソウのゲノム解析 (2019)
  • Author(s): 阪口翔太, 堀江健二, 重信秀治, 山口勝司, 長谷部光泰, 久保田渉誠, 石川直子, 瀬戸口浩彰, 伊藤元己
  • Organizer: 第66回日本生態学会
• [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): 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: 第66回日本生態学会
• [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
• [Presentation] 標本のリシーケンスデータからわかること、できること (2018)
  • Author(s): 久保田渉誠
  • Organizer: 第８回Museomics研究会
  • Invited
• [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回日本生態学大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学早稲田キャンパス（東京都新宿区）
  • Year and Date: 2017-03-14
  • Invited