| Project/Area Number |
22K05695
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 39060:Conservation of biological resources-related
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| Research Institution | Azabu University |
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Principal Investigator |
田中 和明 麻布大学, 獣医学部, 教授 (50345873)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
姉崎 智子 群馬県立自然史博物館, その他部局等, 研究員(移行) (50379012)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | ニホンカモシカ / ミトコンドリアDNA / Y-STRマーカー / 次世代シークエンス / 系統地理 / 遺伝子マーカー / 全ゲノム解読 / 群馬県個体群 / 遺伝的多様性 / 遺伝的多様性の保全 / 地域個体群 / 系統地理学 |
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| Outline of Research at the Start |
ニホンカモシカは特別天然記念物に指定されている日本列島に固有のウシ科動物である。本研究では、ニホンカモシカの全ゲノム配列を解読する。この情報を利用して、ニホンカモシカの進化の過程を明らかにし、日本列島の哺乳類相の成立過程に関する新たな知見を提供する。また、ニホンカモシカの集団遺伝学に有効か遺伝子マーカーの開発を行う。さらに、開発したマーカーを用いて群馬県自然史博物館に保管されている標本を分析し、カモシカの遺伝的多様性と集団構造を明らかにする。これによって同地域のニホンカモシカの保全に必要な情報を提供する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ニホンカモシカ(Capricornis crispus)は、日本列島に固有のウシ科動物である。本研究では、次世代シークエンスによるニホンカモシカのゲノム解読を行い同種の地域個体群の遺伝的系譜の調査を行っている。特に、これまで存在しなかったY染色体遺伝子マーカーを開発することで父系調査を可能にする。2022年度にニホンカモシカの雄１個体の全ゲノムのショートリードNGS(360.5Gb)配列情報を取得しゲノムアセンブリを行った。RagTagを用いて、ゲノムデータが公開されている最も近縁なヤギ（Capra hircus）のリファレンスゲノム (GCA_015443085.1)と参照しコンティグ整列と結合を行い、各染色体（常染色体29本と性染色体XY）に対応するscaffoldsを構築し同種の参照配列とした。また、群馬県内を流れる利根川を挟み、関東平野の東西地域間のニホンカモシカでmtDNA型の集団構成が大きく異なることに注目し、西側から14個体、東側から11個体の合計25個体のマルチプレックスNGS解析を行った。１個体平均38Gbのデータを取得し、bwaを用いて参照配列へのマッピングを行い、GATKを用いて東西の2集団間で異なる遺伝子型に固定された多型を抽出した。2023年度は、多型抽出の基準をマイナーアレル頻度20％以上として、上記の東西2集団データの再解析を行い、全長3998KbpのニホンカモシカY染色体scaffold内で2～5塩基を単位とする縦列型反復配列（STR）構造を持つ多型67カ所を検出した。これを対象にして、STRマーカーの開発を行った。その結果、Y染色体に特異的な新規STRマーカーを15遺伝子座で開発することに成功した。また、本研究におけるデータ解析の過程で、みつかった群馬県のニホンカモシカ集団内のmtDNAの多様性について、日本動物学会で発表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
期首の計画通り、2023年度内に群馬県に由来するニホンカモシカ364個体のミトコンドリアDNA の解析結果をベースとする学術論文を国際学術雑誌に投稿することができた。また、情報・システム研究機構データサイエンス共同利用基盤施設の公募型共同研究ROIS-DS-JOINTに採用(課題番号011RP2023)され、ゲノムデータ解析の支援を受けられたことで、本科研費による研究で取得したNGSデータの分析をスムーズに実施することができた。これによって、研究目的の1つであるニホンカモシカの新規Y染色体STRマーカーを開発に成功した。
ニホンカモシカmtDNAコントロール領域の分析では、PCR増幅された断片のサンガーシーケンスが著しく不良となる個体が存在することが問題となっていた。、ゲノムを解析する過程で、ミトコンドリアDNAの解読不良となる個体には、核ゲノムに移行したmtDNA配列（NUMTs：nuclear-mitochondrial segments）が高頻度で存在することを発見し、ニホンカモシカのNUMTs配列を部分的に決定することができた。解読不良となる原因が明らかになったことで、NUMTsに影響を受けないmtDNA型の決定方法を確立できた。
さらに、宮崎県、三重県、山梨県、神奈川県、福島県、山形県、岩手県などニホンカモシカが生息する広域において、研究協力が得られた。これによってニホンカモシカの調査の空白域が狭められ日本列島のほぼ全域にわたる地域個体群の系統地理を分析できる体制が構築できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
課題の最終年度にあたる2024年度は、ゲノムデータ解析から日本全国のニホンカモシカの父系統解析に活用できるY染色体由来の遺伝子マーカーを完成させる。2023年度に群馬県内の２地域集団間に基づいて開発した15個のY-STR遺伝子マーカーを宮崎県から青森県まで全国のカモシカ個体群を対象に解析をし、父系に基づく地域集団の特徴を明らかにする。また、調査対象を全国のニホンカモシカに拡張するために絶滅が危惧されている紀伊半島の個体群のデータを追加した解析を実施する。我々は2024年2月に三重県立博物館から提供を受けた、絶滅が危惧されている紀伊半島のニホンカモシカ雄２個体のゲノムDNAを抽出し、PE150マルチプレックスNGSを行い総計334Gb（１個体当たり約60 xゲノム相当）の配列データを取得している。このデータを分析し、群馬県内の調査では検出できなかった多型を抽出し遺伝子マーカー数の充実をはかる。今年度中初旬に、紀伊半島および西日本地域約80個体、東北地方から約100個体および、関東山地20個体のニホンカモシカの試料が追加される予定である。これによってニホンカモシカの分布の最南端である宮崎県から最北端の青森県に至るまで日本列島のカモシカ全体のゲノムデータを活用して、同種地域個体群の遺伝的多様性および群間の系統解析を行い、同種の地域個体群の系譜を明らかにする。
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