Comparisons of population history and adaptive evolution between Fagus crenata and F. japonica using population and comparative genomics approaches
| Project/Area Number |
23K26945
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| Project/Area Number (Other) |
23H02252 (2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 40010:Forest science-related
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| Research Institution | Nagoya University |
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Principal Investigator |
戸丸 信弘 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鳥丸 猛 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10546427)
内山 憲太郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937)
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| Project Period (FY) |
2023-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥18,980,000 (Direct Cost: ¥14,600,000、Indirect Cost: ¥4,380,000)
Fiscal Year 2025: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
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| Keywords | 遺伝的多様性 / 集団構造 / 集団動態の歴史 / 適応的遺伝変異 / 自然選択 / 集団ゲノミクス / RAD-seq / リファレンスゲノム / 一塩基多型 / 森林樹木 / 遺伝構造 / 適応的変異 |
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| Outline of Research at the Start |
ブナ属のブナとイヌブナは分布域が異なり、これは環境適応性の差異を反映していると考えられる。本研究では、イヌブナを対象としてゲノムレベルの遺伝解析を行い、種内の進化を明らかにして、すでに研究が進められているブナの結果と比較する。また、両種のゲノムを比較して種特性としての環境適応性の差異をもたらした自然選択の解明を試みる。以上から、種としてのブナとイヌブナの成り立ちを集団の歴史と環境適応性から理解することを目指す。本研究は、樹木の進化を明らかにするだけでなく、地球温暖化に対する樹木と森林生態系の脆弱性とレジリエンスを評価し、それらの保全策を検討するための重要な知見を提供すると期待される。
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| Outline of Annual Research Achievements |
以下の研究成果が得られた。
（1）イヌブナのリファレンスゲノムの構築
ゲノム配列の取得を目的として、イヌブナの成木1個体から葉を採取して長鎖ゲノムを抽出し、Pacbio社のシークエンサーで得られたHiFiロングリードに、アッセンブルツールhifiasmを適用してコンティグを構築した。次に、コンティグとOmni-C法で得られたショートリードに、アッセンブリツールHiRiseを適用してハイブリッドスキャホールディングを実施した。その結果、アセンブリサイズは約424Mb、スキャホールド数は417本、スキャホールドN50は約53Mb、BUSCO解析におけるコア遺伝子セットの99.1%（Single:95.0 %, Double:4.1%）を網羅する配列が得られた。最も長い配列12本は合計アッセンブリサイズが約408Mb（約96%）となり、イヌブナの基本数（12本）と一致する染色体体スケールのリファレンスゲノムを構築できた。
（2）イヌブナの遺伝的多様性と集団構造および集団の歴史の解明
分布域を網羅する33集団の合計392個体のDNAを用いて、ddRAD-seqでSNPジェノタイピングを行い、384個体から2,579SNPの遺伝子型データを取得した。集団遺伝学的解析を行った結果、イヌブナの遺伝的多様性はブナよりも高いことが示された。一方、集団間の遺伝的分化はブナよりも低かったが、東北（E）、中部（C）、中国・四国・九州（W）に分布する3系統に分かれる集団構造が明らかになった。2,798,254サイト（そのうち50,454がSNP）の配列データを用いてコアレセントシミュレーションを行った結果、鮮新世から第四紀更新世に起きた寒冷化による地理的分布の分断化により、まずW系統とC・Eの共通祖先系統に分化し、その後、さらに後者がCとEの系統に分化したことが推定された。
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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
染色体数に対応するリファレンスゲノムを構築できたこと、また、ゲノムワイドなSNPを用いて、遺伝的多様性と集団構造を解明し、集団動態の歴史を推定できたことから、概ね順調に進展していると判断できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
リファレンスゲノムを完成させ、それを用いて、再度、遺伝的多様性と集団構造の解明および集団動態の歴史推定の解析を行う。また、適応的遺伝的変異の解明を試みる。
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Report
(1 results)
Research Products
(7 results)
