Contribution of Japanese wolf genome to generation of Japanese dogs

• Project Area: Deciphering Origin and Establishment of Japonesians mainly based on genome sequence data
• Project/Area Number: 19H05343
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Complex systems
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: 寺井 洋平 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 助教 (30432016)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2021-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2020)
• Budget Amount: ¥10,400,000 (Direct Cost: ¥8,000,000、Indirect Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2020: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000); Fiscal Year 2019: ¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
• Keywords: ニホンオオカミ / 日本犬 / 古代ゲノム / 島嶼適応 / 交雑 / ゲノム

Outline of Research at the Start

代表的な日本犬種である紀州犬、秋田犬、柴犬、保存状態のよい二ホンオオカミ(3個体)それぞれ3個体ずつ、およびニホンオオカミのタイプ標本とヤマイヌの標本(各1個体)からゲノムDNA配列を決定する。その情報からニホンオオカミ固有の塩基置換を抽出し、日本犬ゲノムにそれら固有の塩基置換が含まれる領域を明らかにする。次いでニホンオオカミ特有の形態に関わる遺伝子とゲノム領域を抽出する。さらに日本犬ゲノム中のニホンオオカミ由来領域と、ニホンオオカミの島嶼適応に関わった可能性のある領域との重なりを抽出する。これにより島嶼適応したニホンオオカミの遺伝情報が日本犬の成立に寄与したことを明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

これまでのミトコンドリアDNA全長配列の研究から、ニホンオオカミは他のハイイロオオカミから遺伝的に離れた古い系統であること、またニホンオオカミと日本犬は過去に交雑を起こして来たことが明らかになっている。このことから、ミトコンドリアDNAだけでなく、日本犬の核ゲノムにもニホンオオカミ由来のゲノムが浸透していると予想される。そこで本研究では、日本犬ゲノム中に存在するニホンオオカミ由来のゲノム領域とその役割から、日本犬の成立を明らかにしようとしている。
これまでの研究でニホンオオカミ9個体(ヤマイヌ1個体を含む)、秋田犬3個体、柴犬6個体、紀州犬2個体、北海道犬、四国犬、甲斐犬、琉球犬それぞれ1個体のゲノムDNA配列を決定した。それを解析することにより次のことが明らかになった。1) 北海道を除く日本列島には、ニホンオオカミとヤマイヌが生息しており、現在ニホンオオカミのタイプ標本(オランダ・ライデン博物館)とされている3個体のうち、1個体だけがニホンオオカミであり、1個体はニホンオオカミとイヌの交雑個体のヤマイヌであった。2) ハイイロオオカミ亜種の中でニホンオオカミは、遺伝的にハイイロオオカミとイヌから大きく離れており、独立した亜種であった。3) ニホンオオカミの中に集団構造があり、四国由来の大型のニホンオオカミの個体は古い系統の可能性が高い。4) 過去の交雑により、日本犬の犬種のゲノムにはニホンオオカミ由来のゲノムDNAが含まれていた。5) イヌの古い系統で過去にニホンオオカミとの交雑があり、その系統の子孫は日本列島、インドネシアの島嶼部、オーストラリアなどに生き残っていることが明らかになった。また、日本犬だけの祖先でもさらにニホンオオカミと交雑があったと推測された。

Research Progress Status

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] IPB University(インドネシア)
• [Journal Article] オオカミやヤマイヌと呼ばれたシーボルトが残した二ホンオオカミ標本の謎 (2021)
  • Author(s): 石黒直隆、松村秀一、寺井洋平、本郷一美
  • Journal Title: Journal of the Japan Veterinary Medical Association Volume: in press
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of the Mitochondrial Genomes of Japanese Wolf Specimens in the Siebold Collection, Leiden (2020)
  • Author(s): Matsumura Shuichi、Terai Yohey、Hongo Hitomi、Ishiguro Naotaka
  • Journal Title: Zoological Science Volume: 38 Issue: 1 Pages: 60-66
  • DOI: 10.2108/zs200019
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 動植物ゲノム紹介: ニホンオオカミと日本犬 (2020)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Journal Title: Yaponesia ふゆ号 Volume: 第1巻 Pages: 10-10
• [Journal Article] Presence?absence polymorphisms of single-copy genes in the stony coral Acropora digitifera (2020)
  • Author(s): Takahashi-Kariyazono Shiho、Sakai Kazuhiko、Terai Yohey
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 21 Issue: 1 Pages: 1-13
  • DOI: 10.1186/s12864-020-6566-4
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Fluorescence emission in a marine snake (2019)
  • Author(s): SEIKO Takashi、TERAI Yohey
  • Journal Title: Galaxea, Journal of Coral Reef Studies Volume: 21 Issue: 1 Pages: 7-8
  • DOI: 10.3755/galaxea.21.1_7
  • NAID: 130007709328
  • ISSN: 1883-0838, 1883-3969
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Functional divergence of the bitter receptor TAS2R38 in Sulawesi macaques (2019)
  • Author(s): Widayati Kanthi Arum、Yan Xiaochan、Suzuki‐Hashido Nami、Itoigawa Akihiro、Purba Laurentia Henrieta Permita Sari、Fahri Fahri、Terai Yohey、Suryobroto Bambang、Imai Hiroo
  • Journal Title: Ecology and Evolution Volume: 9 Issue: 18 Pages: 10387-10403
  • DOI: 10.1002/ece3.5557
  • NAID: 120006844943
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Patterns of genomic differentiation between two Lake Victoria cichlid species, Haplochromis pyrrhocephalus and H. sp. ‘macula’. (2019)
  • Author(s): Takuno S, Miyagi R, Onami J, Takahashi-Kariyazono S, Sato A, Tichy H, Nikaido M, Aibara M, Mizoiri S, Mrosso DJH, Mzighani S, Okada N, Terai Y.
  • Journal Title: BMC Evolutionary Biology Volume: 19 Issue: 1 Pages: 68-68
  • DOI: 10.1186/s12862-019-1387-2
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Convergent evolution of body color between sympatric freshwater fishes via different visual sensory evolution (2019)
  • Author(s): Montenegro Javier、Mochida Koji、Matsui Kumi、Mokodongan Daniel F.、Sumarto Bayu K. A.、Lawelle Sjamsu A.、Nofrianto Andy B.、Hadiaty Renny K.、Masengi Kawilarang W. A.、Yong Lengxob、Inomata Nobuyuki、Irie Takahiro、Hashiguchi Yasuyuki、Terai Yohey、Kitano Jun、Yamahira Kazunori
  • Journal Title: Ecology and Evolution Volume: 1 Issue: 11 Pages: 1-10
  • DOI: 10.1002/ece3.5211
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Expression Changes of Structural Protein Genes May Be Related to Adaptive Skin Characteristics Specific to Humans (2019)
  • Author(s): Arakawa Nami、Utsumi Daisuke、Takahashi Kenzo、Matsumoto-Oda Akiko、Nyachieo Atunga、Chai Daniel、Jillani Ngalla、Imai Hiroo、Satta Yoko、Terai Yohey
  • Journal Title: Genome Biology and Evolution Volume: 11 Issue: 3 Pages: 613-628
  • DOI: 10.1093/gbe/evz007
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] 日本犬に近縁な犬種は、遠く離れて生き残っていた (2021)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: 第二回くにうみミーティング
• [Presentation] 日本犬の成立に寄与したニホンオオカミのゲノム領域 (2020)
  • Author(s): 寺井洋平、五條堀淳、本郷一美、松村秀一、石黒直隆
  • Organizer: 日本進化学会 第22回大会
• [Presentation] Evolutionary relationship between Japanese and Indonesian dogs (2020)
  • Author(s): Yohey Terai
  • Organizer: Workshop on Whole Genome Sequencing
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] ニホンオオカミとの交雑を経た日本犬の成立 (2020)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: 遺伝研研究会 コンパニオンアニマルのゲノム医療
  • Invited
• [Presentation] Visual Adaptation of Full and Semi Aquatic Sea Snakes (2020)
  • Author(s): Seiko T, Kishida T, Toda M, Satta Y, Terai Y
  • Organizer: World Congress of Herpetology (WCH9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 日本犬の成立に寄与したニホンオオカミのゲノム領域の解明 (2019)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: 日本進化学会第21回大会
  • Invited
• [Presentation] 魚の視覚・色覚・視細胞の適応進化 (2019)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: SOKENDAI-iTHEMS Joint Workshop "Genetics meets Mathematics”
  • Invited
• [Presentation] シクリッドの複合的な適応と体色の進化による種分化 (2019)
  • Author(s): 寺井洋平
  • Organizer: 日本動物学会 第90回大会
  • Invited
• [Presentation] Speciation and secondary contact in Sulawesi macaque species (2019)
  • Author(s): Terai Y, Takuno S, Widayati KA, Purba LHPS, Yan X, Imai H, Suryobroto B
  • Organizer: SMBE meeting Manchester
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Expression Changes of Structural Protein Genes That May Be Related to Adaptive Human Skin Characteristics (2019)
  • Author(s): Arakawa N, Utsumi D, Takahashi K, Matsumoto-Oda A, Nyachieo A, Chai D, Jillani N, Imai H, Satta Y, Terai Y
  • Organizer: SMBE meeting Manchester
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 皮膚でのヒト特異的遺伝子発現を生み出す塩基置換の特定 (2019)
  • Author(s): 荒川那海，今井啓雄，颯田葉子，寺井洋平
  • Organizer: 日本進化学会第21回大会
• [Remarks] 種分化と適応の機構の研究の紹介
  • URL: http://adaptive-speciation.com/