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Ecological inference based on kinship assignment

Research Project

Project/Area Number 19K06862
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45040:Ecology and environment-related
Research InstitutionFisheries Research and Education Agency

Principal Investigator

Akita Tetsuya  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主任研究員 (60625507)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 中道 礼一郎  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主任研究員 (70401255)
Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
Fiscal Year 2021: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2020: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2019: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Keywords近親関係 / 個体数推定 / 集団構造 / ランダムフォレスト / 有効集団サイズ / 有効繁殖サイズ / 移動率推定 / 不偏推定量 / 家系生態学 / 集団遺伝学 / 遺伝学的集団構造 / 有効繁殖回数 / 機械学習 / 家系分析 / 近親標識法 / 繁殖生態 / 遺伝子マーカー
Outline of Research at the Start

生物種の集団構造や繁殖生態を解明する方法論を整備することは、基礎と応用の両面から重要である。私たちは、i)近親関係は集団サイズや繁殖生態に関する情報を与えるが、ii)親子・兄弟以外の近親関係を識別するには多くのDNAマーカーが必要であることを明らかにしてきた。
本研究では、集団構造の推定精度・サンプル数・DNAマーカー数の間にトレードオフがある点に着目することで、1)複数の近親関係を同時に用いた集団構造の推定法の開発し、2)より少ないDNAマーカー数から近親判別を実施するアルゴリズムの開発することで、3)様々な状況に応じたサンプル数や予算規模のもとで集団構造を明らかにする理論的基盤を整備する。

Outline of Final Research Achievements

It is important to know the characteristics of populations not only for understanding how the organisms live, but also for applications such as wildlife management and sustainable use. However, it is usually very difficult to determine the population size. Recently, a method has emerged to estimate the number of mature individuals in a population by utilizing the fact that kinship pair is more likely to be found in a smaller population. In this study, we extended this method and developed a theory to estimate the census population size (N), the effective population size functioning as an evolutionary unit (Ne or Nb), Ne/N (or Nb/N), and the number of migrants moving between populations, from the number of half-sibling and/or parent-offspring pairs in a sample. In addition, we developed an algorithm to efficiently find kinship relationships using machine learning.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

近親関係から個体数や集団構造を推定する手法について、水産資源種など個体数が大きな集団を対象とする場合は近親関係が見つかりにくく、現実的な手法ではなかった。本研究では、この問題点を克服するため、複数の近親関係の同時利用や少ないサンプルサイズでも機能する推定理論を開発した。これらの成果により、様々な状況に応じたサンプル数や予算規模のもとで個体数や集団構造を明らかにする理論的基盤を整備した。開発された移動個体数推定理論は、遺伝的に分化していない2集団を対象にできることから、頻繁に移動がある生物集団の管理単位を定量的に評価するのに利用可能である。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (8 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 5 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 5 results) Funded Workshop (1 results)

  • [Journal Article] 家系生態学:ゲノム情報から近年の生態情報を抽出して希少種保全に貢献する2023

    • Author(s)
      秋田 鉄也
    • Journal Title

      Jxiv

      Volume: - Pages: 1-18

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] The detailed population genetic structure of the rare endangered latid fish akame Lates japonicus with extremely low genetic diversity revealed from single-nucleotide polymorphisms2023

    • Author(s)
      Naito Takuya、Nakayama Kouji、Takeshima Hirohiko、Hashiguchi Yasuyuki、Akita Tetsuya、Yamasaki Yo Y.、Mishina Tappei、Takeshita Naohiko、Nagano Atsushi J.、Takahashi Hiroshi
    • Journal Title

      Conservation Genetics

      Volume: online Issue: 4 Pages: 1-13

    • DOI

      10.1007/s10592-023-01517-2

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimating contemporary migration numbers of adults based on kinship relationships in iteroparous species2022

    • Author(s)
      Akita Tetsuya
    • Journal Title

      Molecular Ecology Resources

      Volume: 22 Issue: 8 Pages: 3006-3017

    • DOI

      10.1111/1755-0998.13682

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Estimating contemporary migration numbers of adults based on kinship relationships in iteroparous species2022

    • Author(s)
      Akita Tetsuya
    • Journal Title

      bioRxiv(プレプリント)

      Volume: -

    • DOI

      10.1101/2022.03.09.483709

    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Open Access
  • [Journal Article] Nearly unbiased estimator of contemporary Ne/N based on kinship relationships2020

    • Author(s)
      Akita Tetsuya
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 10 Issue: 19 Pages: 10343-10352

    • DOI

      10.1002/ece3.6421

    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Nearly unbiased estimator of contemporary effective mother size using within-cohort maternal sibling pairs incorporating parental and nonparental reproductive variations2020

    • Author(s)
      Akita Tetsuya
    • Journal Title

      Heredity

      Volume: 124 Issue: 2 Pages: 299-312

    • DOI

      10.1038/s41437-019-0271-6

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Improvement of the Pacific bluefin tuna (Thunnus orientalis) reference genome and development of male-specific DNA markers2019

    • Author(s)
      Suda Ayako、Nishiki Issei、Iwasaki Yuki、Matsuura Aiko、Akita Tetsuya、Suzuki Nobuaki、Fujiwara Atushi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Issue: 1 Pages: 14450-14450

    • DOI

      10.1038/s41598-019-50978-4

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Effects of environmental change and early-life stochasticity on Pacific bluefin tuna population growth2019

    • Author(s)
      Ijima Hirotaka、Jusup Marko、Takada Takenori、Akita Tetsuya、Matsuda Hiroyuki、Klanjscek Tin
    • Journal Title

      Marine Environmental Research

      Volume: 149 Pages: 18-26

    • DOI

      10.1016/j.marenvres.2019.05.003

    • Related Report
      2019 Research-status Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 遺伝的多様性の評価・モニタリングの展開と課題-ポスト2020生物多様性枠組に向けて2023

    • Author(s)
      秋田 鉄也
    • Organizer
      第70回日本生態学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 家系生態学:ゲノム情報から近年の生態情報を抽出して希少種保全に貢献する2022

    • Author(s)
      秋田 鉄也
    • Organizer
      令和4年度 水産育種研究会 定例シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Close-kin mark-recapture method for estimating spawning stock biomass: theory and its preliminary application to Pacific bluefin tuna2022

    • Author(s)
      塚原 洋平、松浦 愛子、秋田 鉄也
    • Organizer
      第38回個体群生態学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Detailed kinship estimation for detecting bias among breeding families in a reintroduced population of endangered bagrid catfish, Tachysurus Ichikawai2022

    • Author(s)
      水野 ひなの、中山 耕至、秋田 鉄也、橋口 康之、大杉 奉功、武島 弘彦
    • Organizer
      第38回個体群生態学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Causes and consequences of life-history variation in wild populations: relating individual fitness to population dynamics and local adaptation using a pedigree analysis2022

    • Author(s)
      野田 祥平、秋田 鉄也、武島 弘彦、佐藤 拓哉
    • Organizer
      第38回個体群生態学会大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] ダム湖の外来魚オオクチバスにおける新たな駆除効果の評価方法の開発;大規模DNA分析を用いた高精度近親関係解析による個体数推定法の適用2022

    • Author(s)
      奥村 健太、野原 健司、井戸 啓太、坂本 正吾、稲川 崇史、沖津 二朗、松崎 厚史、佐々木良浩、大杉 奉功、秋田 鉄也、田原 大輔、武島 弘彦
    • Organizer
      日本緑化工学会・日本景観生態学会・応用生態工学会3学会合同大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノムワイドSNPを用いた家系解析手法の確立とアマゴ野生集団への適用2022

    • Author(s)
      野田 祥平、秋田 鉄也、武島 弘彦、佐藤 拓哉
    • Organizer
      生物多様性のDNA情報学 2022
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 近親標識法による集団間の移動個体数推定2021

    • Author(s)
      秋田 鉄也
    • Organizer
      第37回個体生態学会大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Funded Workshop] Ecological inference based on kinship assignment: a new approach to obtain contemporary information from genetic data2022

    • Related Report
      2022 Annual Research Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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