Development of a new breeding strategy which enables intensive selection in aquaculture

• Project/Area Number: 21H02279
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 40040:Aquatic life science-related
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 細谷 将 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (60526466)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢澤 良輔 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (70625863)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000); Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000); Fiscal Year 2021: ¥11,180,000 (Direct Cost: ¥8,600,000、Indirect Cost: ¥2,580,000)
• Keywords: 選抜育種 / 海産魚 / ゲノム比較 / 超保存領域 / ゲノム編集 / 有害変異 / ゲノミックセレクション

Outline of Research at the Start

選抜育種技術はおよそ100年間、「過度な選抜を行わない」ことをセオリーとしてきた。そのために多数の親個体を抱えながらも、世代毎に少しずつしか選抜を進められなかった。これは、近親交配による有害変異の蓄積を避けるためであるが、産業的には大きなデメリットである。そこで、本研究では「有害変異を多く持つ個体を狙って除去することで過度な選抜を可能にする」新規近交系選抜育種法の開発を目指す。本手法が確立されれば、短期間で収益が得られる育種系統を安定的に作り出せると期待される。

Outline of Annual Research Achievements

マサバとゴマサバの参照配列を構築した。それぞれPacBio HiFiシーケンスを行って第1段階の参照配列を構築し、NanoporeによるロングリードとstLFRによるリンクドリードを用いてscaffoldingとmisassemblyの修正を行った。その結果、それぞれの種で900本程度のscaffoldにまとめることができた。参照配列の連続性を示すScaffold N50は28 Mbで、核型と一致する上位24本のscaffoldでゲノムの80%がカバーされていた。また、マサバについては国内3集団、ゴマサバについては国内2集団からサンプルを得た。一部を用いて低被覆深度シーケンスを行い、性に関するゲノムワイド関連解析を行って、その有効性を確認した。現在は、全個体を用いた低被覆深度シーケンスを実施しており、データが得られ次第、多型情報をまとめる。また、パブリックデータベースから条鰭類の参照配列をダウンロードして超保存領域と種間多型情報の蓄積を進めている。申請当時よりも参照配列を持つ魚種が大幅に増えていたことから、各魚種のゲノム配列の質やゲノムサイズ、遺伝子カバー率（BUSCO）などを中心に、どの種を利用すべきかの基準を再検討も行っている。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

初年度に天然のマサバサンプルが一部得られなかったため進捗が遅れている。現在はサンプルが得られたため、シーケンス解析を実施している。

Strategy for Future Research Activity

パブリックデータベースから条鰭類の参照配列を得て種間多型を抽出し、遺伝子アノテーション情報から有害変異の推定を試みる。また、マサバとゴマサバの集団データを用いて、天然魚における有害変異の蓄積情報を得る。これらの情報をもとに、有害変異に注目した近交系選抜育種法の構築を試みる。

Research Products

• [Presentation] 低深度ゲノムワイドリシーケンスによるGBS 解析 (2023)
  • Author(s): 細谷将・矢澤良輔・金子智美・菊池潔
  • Organizer: 令和5年度日本水産学会春季大会
• [Presentation] スジアラ Plectropomus leopardus 連鎖地図の作製 (2023)
  • Author(s): 宇治督・佐野 菜採・安池元重・中村洋路・關野正志・細谷将
  • Organizer: 令和5年度日本水産学会春季大会
• [Presentation] Repeated translocation of a supergene underlying rapid sex chromosome turnover. (2022)
  • Author(s): 6.Kabir A., Ieda R., Hosoya S., Fujikawa D., Atsumi K., Tajima S., Nozawa A., Hirase S., Koyama T., Nakamura O., Kadota M., Nishimura O., Kuraku S., Nakamura Y., Kobayashi H., Toyoda A., Tasumi S., Kikuchi K.
  • Organizer: Evolution meeting
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] マサバのドラフトゲノムと連鎖地図. (2022)
  • Author(s): 細谷将・谷怜央人・矢澤良輔・吉崎悟朗・菊池潔.
  • Organizer: 令和4年度日本水産学会春季大会
• [Presentation] 2.Kabir A., Kikuchi K., Hosoya S. 2022. A jumping sex-determining locus drove rapid turnover of sex chromosomes in Takifugu pufferfish. (2022)
  • Author(s): Kabir A., Kikuchi K., Hosoya S.
  • Organizer: XIV International Symposium on Genetics in Aquaculture
  • Int'l Joint Research