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Ancient genomics study on histories of crop species utilization in Jananese Archiperago

Research Project

Project/Area Number 21K00996
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 03060:Cultural assets study-related
Research InstitutionNational Agriculture and Food Research Organization

Principal Investigator

Kumagai Masahiko  国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度分析研究センター, 主任研究員 (80738716)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 植田 信太郎  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 名誉教授 (20143357)
水野 文月  東邦大学, 医学部, 講師 (50735496)
石谷 孔司  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (40826062)
Project Period (FY) 2021-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords歯石 / 食性 / 古代DNA / DNAメタバーコーディング / イネ / 雑穀 / Amplicon seq / バイオインフォマティクス / AmpliconSeq / DNAバーコーディング / 古代ゲノム / 栽培史
Outline of Research at the Start

本研究では歯石ゲノムを対象とした新規の古ゲノム分析手法を開発し日本列島人の穀物利用の歴史、その遺伝的背景の変遷を詳細に明らかにする。縄文から江戸時代にかけての歯石のDNA分析により、主要な穀物と考えられているイネ、アワ、キビ、ヒエの利用の有無およびその遺伝的多様性を調べ、各時代における日本列島人の穀物利用を考察する。利用されていた品種群や食味、色、収量や植物の背丈、出穂期、耐病性等の栽培において重要な形質について、現代のゲノム多様性情報および農業形質関連遺伝子の情報に立脚した古ゲノム解析を行うことにより詳細に解明し、古代の人々が利用した穀物の種類、特性、その変遷や農耕生活の理解を目指す。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to elucidate the history of grain utilization among the people of the Japanese archipelago by developing a novel analysis method targeting the calculus genome. First, we constructed an extensive ancient calculus collection through sampling from human skeletal remains. We developed techniques for DNA extraction from these samples and genomic analysis using next-generation sequencing. To comprehensively elucidate dietary habits through DNA metabarcoding, we developed a detailed information analysis method and successfully obtained dietary information of ancient people by applying it to calculus samples. Additionally, we developed markers capable of classifying previously challenging Poaceae grains and successfully identified Poaceae millet. Through these efforts, we made significant advances in dietary research using calculus genomes.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

古代の人びとの生活を知ることは、人類学や考古学の根幹をなす興味であり、さまざまな手法がもちいられてきた。我々は近年注目されはじめた歯石DNAの解析手法を開発し、日本列島の古代の人びとの食性の歴史を明らかにするための基盤を構築した。特に考古遺物として残りにくい植物性の摂食物に着目し新しい知見を得た。作物や野生植物の利用は環境条件や農工技術と共に時代とともに変化してきたはずであり、これらを知ることはこれからの我々の環境変動への適応やレジリエントな社会とは何かを考える上でも役立つことが期待される。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Research-status Report
  • 2021 Research-status Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2024 2023 2022

All Journal Article (3 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 3 results) Presentation (9 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Metagenomic analyses of 7000 to 5500 years old coprolites excavated from the Torihama shell-mound site in the Japanese archipelago2024

    • Author(s)
      Nishimura, L., Tanino, A., Ajimoto, M., Katsumura, T., Ogawa, M., Koganebuchi, K., Waku, D., Kumagai, M., Sugimoto, R., Nakaoka, H., Oota, H., & Inoue, I.
    • Journal Title

      PloS one

      Volume: 19(1) Issue: 1 Pages: e0295924-e0295924

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0295924

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Current status of development and utilization of TASUKE, a platform that makes use of large-scale genome information2023

    • Author(s)
      熊谷 真彦、坂井 寛章
    • Journal Title

      Journal of the NARO Research and Development

      Volume: 2023 Issue: 13 Pages: 89-97

    • DOI

      10.34503/naroj.2023.13_89

    • ISSN
      2434-9895, 2434-9909
    • Year and Date
      2023-03-31
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bioarchaeological study of ancient Teotihuacans based on complete mitochondrial genome sequences and diet isotopes2023

    • Author(s)
      Mizuno Fuzuki、Tokanai Fuyuki、Kumagai Masahiko、Ishiya Koji、Sugiyama Saburo、Hayashi Michiko、Kurosaki Kunihiko、Ueda Shintaroh
    • Journal Title

      Annals of Human Biology

      Volume: 50 Issue: 1 Pages: 390-398

    • DOI

      10.1080/03014460.2023.2261844

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 縄文糞石のDNAメタバーコーディングによる植物性摂食物の同定2023

    • Author(s)
      熊谷真彦、谷野彰勇、若林賢、塩野貴之、高木世里、片岡新、鵜野愛美、稲田健一、鯵本眞友美、和久大介、覚張隆史、澤藤りかい、小金渕佳江、勝村啓史、小川元之,、米田穣、太田博樹
    • Organizer
      第38回日本植生史学会大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 古代メキシコ、テオティワカン遺跡出土古人骨をもちいた科学分析2023

    • Author(s)
      水野 文月 、門叶 冬樹、熊谷 真彦、石谷 孔司、林 美千子、杉山 三郎、植田 信太郎、黒崎 久仁彦
    • Organizer
      日本DNA多型学会第32回学術
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] TASUKE+: A Web-Based Platform for Visualizing Large-Scale Resequencing Data and GWAS2023

    • Author(s)
      Masahiko Kumagai, Norio Tabei, Yoshihiro Kawahara, Hiroaki Sakai and Takeshi Itoh,
    • Organizer
      Plant and Animal Genomes 30
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 縄文糞石のDNAメタバーコーディングによる植物性摂食物の同定2022

    • Author(s)
      熊谷真彦、谷野彰勇、若林賢、塩野貴之、高木世里、片岡新、鵜野愛美、稲田健一、鯵本眞友美、和久大介、覚張隆史、澤藤りかい、小金渕佳江、勝村啓史、小川元之、米田穣、太田博樹
    • Organizer
      日本人類学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 糞石からの古代摂食物の同定を目指した DNA キャプチャー・シークエンシング法の検討2022

    • Author(s)
      藤木雅、小金渕佳江、渡部裕介、澤藤りかい、石田貴文、熊谷真彦、太田博樹
    • Organizer
      日本人類学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] 古代土壌ゲノム解析にむけたDNA精製・濃縮法の開発2022

    • Author(s)
      片岡新、谷野彰勇、小金渕佳江、渡部裕介、鰺本眞由美、熊谷真彦、勝村啓史、小川元之、太田博樹
    • Organizer
      日本人類学会大会
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Genomics studies on Asian and African rice2022

    • Author(s)
      Masahiko Kumagai
    • Organizer
      Studies in Asian and African Geolinguistics 4th meeting
    • Related Report
      2022 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] メタゲノム解析の基礎2022

    • Author(s)
      熊谷 真彦
    • Organizer
      第231回農林交流センターワークショップ「次世代シーケンサーのデータ解析技術」
    • Related Report
      2022 Research-status Report
  • [Presentation] Genomics studies on Oryza species2022

    • Author(s)
      Masahiko Kumagai
    • Organizer
      The 4th meeting of Studies in Asian and African Geolinguistics
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Book] 東アジア考古科学の新展開(中村慎一監修、米田穣・佐々木由香・覚張隆史編)2024

    • Author(s)
      熊谷真彦
    • Total Pages
      192
    • Publisher
      雄山閣
    • Related Report
      2023 Annual Research Report

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Published: 2021-04-28   Modified: 2025-01-30  

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