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Conservation genomics of freshwater fish: building a framework linking natural history and threat diagnosis

Research Project

Project/Area Number 20H03009
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 39060:Conservation of biological resources-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Watanabe Katsutoshi  京都大学, 理学研究科, 准教授 (00324955)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 小北 智之  九州大学, 農学研究院, 教授 (60372835)
武島 弘彦  福井県立大学, 海洋生物資源学部, 客員研究員 (50573086)
橋口 康之  大阪医科薬科大学, 医学部, 講師 (70436517)
田畑 諒一  滋賀県立琵琶湖博物館, 研究部, 学芸員 (00793308)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000)
Keywords保全遺伝学 / 淡水魚類 / ゲノム分析 / 小集団化 / 適応
Outline of Research at the Start

「進化する実体」としての種の保存のために、本研究は希少淡水魚類を対象として、ゲノム科学を基盤に自然史の再構築から危機診断を結ぶ実証研究を展開する。本研究は保全ゲノミクスのアプローチが威力を発揮する次の3つの課題を追究する。①野生集団の歴史的動態、野生・飼育集団の遺伝的多様性および適応・近交弱勢のゲノム基盤の解明、②自然および人為交雑系の適応・不適応のゲノム解析、③遺伝的多様性(保有遺伝変異)の進化的重要性の実証。

Outline of Final Research Achievements

This study conducted the following conservation genomics research on freshwater fishes based on whole-genome analysis. (1) The natural history of wild populations was reconstructed and genomic changes in captive populations were estimated for three endangered species. (2) Adaptation and conservation challenges associated with interspecific hybridization were investigated by elucidating the extent of adaptive gene introgression in the cottid species and establishing baseline information through whole-genome sequencing of the species that hybridized with Hinamoroko. (3) To improve our understanding of the adaptive significance of genetic diversity, the study identified the causal genetic variation responsible for color polymorphism in the gudgeon species in Lake Biwa and comprehensively elucidated its spatiotemporal dynamics and adaptation. Through these investigations, this research facilitated the integration of natural history research and conservation practice in the genomic era.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、淡水魚類を対象に、ゲノム時代の新しい自然史研究を推し進め、現代社会の重要課題である生物多様性の保全に結び付けることを試みたものである。日進月歩の進展をみせる分析技術やデータ解析手法のもとで、本研究は新規に決定した3種を含む6種の全ゲノム配列を利用し、これまでにない精度で分布域形成や集団動態の歴史を再構築し、種間交雑や遺伝的多様性の適応的な意義や自然下での実態について、身近な淡水魚類を対象に明らかにした。今後の非モデル生物における進化ゲノミクス研究の可能性を拡げるとともに、生息域内、生息域外における今後の保全施策につながる成果を含んでいる。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (22 results)

All 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 3 results) Presentation (16 results) Book (2 results)

  • [Journal Article] The origin and population divergence of Parabotia curtus (Botiidae: Cypriniformes), a relict loach in Japan2022

    • Author(s)
      Ido Keita、Abe Tsukasa、Iwata Akihisa、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      Ichthyological Research

      Volume: 70 Issue: 2 Pages: 256-267

    • DOI

      10.1007/s10228-022-00884-z

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Origin of scarlet gynogenetic triploid Carassius fish: Implications for conservation of the sexual-gynogenetic complex2022

    • Author(s)
      Mishina Tappei、Nomoto Kazuhiro、Machida Yoshiyasu、Hariu Tsutomu、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      PLOS ONE

      Volume: 17 Issue: 10 Pages: e0276390-e0276390

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0276390

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Interploidy gene flow involving the sexual-asexual cycle facilitates the diversification of gynogenetic triploid Carassius fish2021

    • Author(s)
      Mishina Tappei、Takeshima Hirohiko、Takada Mikumi、Iguchi Kei’ichiro、Zhang Chunguang、Zhao Yahui、Kawahara-Miki Ryouka、Hashiguchi Yasuyuki、Tabata Ryoichi、Sasaki Takeshi、Nishida Mutsumi、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 11 Issue: 1 Pages: 22485-22485

    • DOI

      10.1038/s41598-021-01754-w

    • NAID

      120007169935

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Gudgeon fish with and without genetically determined countershading coexist in heterogeneous littoral environments of an ancient lake2021

    • Author(s)
      Kokita Tomoyuki、Ueno Kohtaro、Yamasaki Yo Y.、Matsuda Masanari、Tabata Ryoichi、Nagano Atsushi J.、Mishina Tappei、Watanabe Katsutoshi
    • Journal Title

      Ecology and Evolution

      Volume: 11 Issue: 19 Pages: 13283-13294

    • DOI

      10.1002/ece3.8050

    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 氾濫原依存性淡水魚アユモドキの集団形成史:全ゲノムデータによる再構築2023

    • Author(s)
      井戸啓太, 阿部司, 岩田明久, 田畑諒一, 伊藤僚祐, 渡辺勝敏
    • Organizer
      日本生態学会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノムワイドデータに基づく絶滅危惧淡水魚ネコギギの遺伝的集団構造と歴史集団動態2023

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      大貫渓介, 田畑諒一, 西田睦, 渡辺勝敏
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      日本生態学会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 全ゲノムデータから推定されたアユモドキ(Parabotia curtus)の歴史的集団動態と集団構造2022

    • Author(s)
      井戸啓太, 阿部司, 岩田明久, 伊藤僚祐, 田畑諒一, 渡辺勝敏
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      日本魚類学会年会
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  • [Presentation] 絶滅危惧魚類リュウキュウアユのゲノム特性2022

    • Author(s)
      柳川実桜, 野原健司, 梁田椋也, 三品達平, 橋口康之, 安房田智司, 井口恵一朗, 西田睦, 武島弘彦
    • Organizer
      日本魚類学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ゼニタナゴのドラフトゲノム決定及び食性関連遺伝子群の解析2022

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      橋口康之, 斉藤憲治
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      日本魚類学会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] カジカ(Cottus pollux)種群における遺伝子浸透と高水温適応の関連性2022

    • Author(s)
      伊藤僚祐, 三品達平, 武島弘彦, 田原大輔, 渡辺勝敏
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      日本魚類学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 日本の非モデル魚を用いた本格的な生態ゲノミクス研究2022

    • Author(s)
      小北智之
    • Organizer
      日本魚類学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [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
      個体群生態学会大会
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      2022 Annual Research Report
  • [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
      応用生態工学会研究発表会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノムワイドデータから推定されたアユモドキの集団構造と歴史的個体群動態2022

    • Author(s)
      井戸啓太・阿部 司・岩田明久・田畑諒一・山﨑 曜・鹿野雄一・伊藤僚祐・渡辺勝敏
    • Organizer
      日本生態学会第69回全国大会(オンライン・福岡)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 氾濫原性淡水魚イタセンパラの分布域形成:全ゲノムデータに基づく集団解析2022

    • Author(s)
      大貫渓介・伊藤僚祐・三品達平・橋口康之・池谷幸樹・上原一彦・西尾正輝・田畑諒一・森 誠一・渡辺勝敏
    • Organizer
      日本生態学会第69回全国大会(オンライン・福岡)
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] ゲノムワイドデータに基づくイタセンパラの集団分化と歴史集団動態の推定2021

    • Author(s)
      大貫渓介・伊藤僚祐・三品達平・橋口康之・池谷幸樹・上原一彦・西尾正輝・田畑諒一・森 誠一・渡辺勝敏
    • Organizer
      第55回日本魚類学会年会(ウェブ大会)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 硬骨魚類における嗅覚受容体遺伝子の多様性:生活史との関連に着目して2021

    • Author(s)
      橋口康之
    • Organizer
      日本進化学会第23回東京大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 魚類におけるフェロモン受容体OR114の起源と分子進化2021

    • Author(s)
      橋口康之・井上順治・中島 淳
    • Organizer
      第55回日本魚類学会年会(ウェブ大会)
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 不均一な湖沼環境における非カウンターシェーディング原因アリルの進化的維持2021

    • Author(s)
      早崎佑亮・三品達平・柿岡諒・山崎曜・田畑諒一・永野惇・伊藤僚祐・小宮竹史・渡辺勝敏・小北智之
    • Organizer
      日本生態学会第68回全国大会(オンライン・岡山)
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      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 琵琶湖産ヒガイ属における非カウンターシェーディングの進化2020

    • Author(s)
      早崎佑亮・三品達平・柿岡諒・伊藤僚祐・山崎曜・小宮竹史・田畑諒一・渡辺勝敏・小北智之
    • Organizer
      第54回日本魚類学会年会(ウェブ大会)
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] Adaptive phenotypic divergence in fishes of Japan: potential model systems for ecological and evolutionary genomics. In: Kai, Y., H. Motomura and K. Matsuura (edn) Fish diversity of Japan, pp. 237-261.2022

    • Author(s)
      Kokita, T.
    • Total Pages
      454
    • Publisher
      Springer
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      2021 Annual Research Report
  • [Book] Lake Biwa and the phylogeography of freshwater fishes in Japan. In: Kai, Y., H. Motomura and K. Matsuura (edn) Fish diversity of Japan, pp. 205-218.2022

    • Author(s)
      Tabata, R.
    • Total Pages
      454
    • Publisher
      Springer
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

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Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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