2019 Fiscal Year Annual Research Report
Inference of human migration to Yaponesia based on animal and plant genome sequence analyses.
| Project Area | Deciphering Origin and Establishment of Japonesians mainly based on genome sequence data |
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| Project/Area Number |
18H05508
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
鈴木 仁 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (40179239)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
遠藤 俊徳 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (00323692)
増田 隆一 北海道大学, 理学研究院, 教授 (80192748)
伊藤 剛 国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機構, 高度解析センター, チーム長 (80356469)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2023-03-31
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| Keywords | ハツカネズミ / ヒョウタン / イネ / ヒグマ / ヒト随伴動物 / 全ゲノム解析 / 縄文・弥生時代 / 第四紀後期環境変動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ユーラシア産M. musculus 98匹の全ミトコンドリアゲノム塩基配列（約16,038 bp）を決定した。アジア北部に展開したmtDNA亜系統MUS-1についてBEAST解析を行った。その結果、まず、I）最終氷期最盛期以後の温暖期に東ヨーロッパ、中央アジア、タリム盆地を含む中国西部に展開し7つの古系統が出現し、その後、II）古系統の１つが中国北部に移動後多様化し、ついで、III）7,000～8,000年前頃に中国東北部を含む系統が多数生じ、さらに、IV)中国東北部クラスターから生じた１系統が約5,300年前に朝鮮半島で多様化を開始し、最後に、V）朝鮮半島クラスターから生じた１系統が約2,700年前に日本において一斉放散したことが示唆された。栽培種ヒョウタンの栽培種と野生種の合計48標本について、Radseqによる詳細な多様性解析を行うため栽培と葉・種子からのDNA抽出を行った。葉緑体ゲノム解析により、ヤポネシアへの伝播およびヤポネシアからの伝播経路を見据えた解明を行う準備ができた。日本在来イネのコアコレクションのインディカ型陸稲の赤米であるJRC40とジャポニカ型水稲の赤米であるJRC21のゲノム配列情報新規取得し参照ゲノムと比較しながら解析した。JRC40はジャポニカの日本晴との差異が小さく、JRC21とトウボシはインディカのShuhui498との差異が小さかった。北海道ヒグマの全ゲノム配列を取得し、すでに報告されている海外のヒグマの全ゲノム配列データと比較して一塩基多型（SNPs）を抽出した。主成分分析と系統樹作成を行った結果、北海道ヒグマの遺伝構造は、mtDNAに基づく三重構造と必ずしも一致せず、地理的に近い距離にある個体どうしが近縁であることが示された。これはヒグマが北海道の各地域に分散後、近隣の個体間・集団間で遺伝的交流が起こっているためであると考えられた。
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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
鈴木仁はハツカネズミ98匹の全ゲノム解析によるユーラシア産ハツカネズミの時空間動態に関する研究を行なった。増田隆一は、北海道産ヒグマを対象としてゲノム解析を進めた。ヒグマが北海道の各地域に分散後、近隣の個体間・集団間で遺伝的交流が起こしたこと、他の地域と比べ遺伝的多様性が低いことが明らかにした。伊藤剛は農研機構が公開している日本在来イネ系統のコアコレクションについて、全ゲノム解析に基づく系統学的調査を行っている。遠藤俊徳は、栽培種ヒョウタンの起源と伝播経路解明の分子系統解析のため、アジア、ヨーロッパ、アフリカ、アメリカの栽培種と野生種（Lagenaria abyssinica, L. sphaerica, L. breviflora）の系統学的位置付けを行うための実験を遂行中である。本年度は９報の英文論文を発表した。増田は『ヒグマ学への招待～自然と文化で考える』(増田隆一 編著、北海道大学出版会)を出版した。増田は、日本動物学会賞および日本哺乳類学会賞を受賞した。16の学会発表と１つのシンポジウムの企画（日本進化学会）を行った。鈴木が執筆中のハツカネズミの論文は、過去16,000年間のユーラシア大陸における２つの亜種系統の展開を詳細に明らかにしたもので、日本列島における弥生期の水田稲作の開始といった考古学的事象とも調和的なものとなっている。今後、これが先史時代の人類のユーラシアの東方移動と日本列島への移入を考える上で重要なフレームワークを提出するものである。以上により、概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
ハツカネズミについては、これまで解析地点数が少なかったフィリピン産、インドネシア産などの全ゲノム解読データを補強し、さらにデータベース上のヨーロッパ産のデータを活用し、ユーラシア全域にわたる先史時代の動態について詳細に解析を行う（鈴木）。狩猟獣であるヒグマのゲノム解析に加え、人間活動により歴史的に南アジアから日本へ持ち込まれたハクビシン（食肉目ジャコウネコ科）について、ミトコンドリアDNAの系統地理的解析から，最初の渡来地域の推定と日本国内での分布拡散ルートを詳細に追跡する研究も並行して進める（増田）。ヒョウタンについては、愛媛県今治市の新谷森ノ前遺跡から発掘された古墳時代（3-7世紀頃）と推定されるヒョウタンの果皮破片からのゲノムDNA抽出・NGS配列取得および配列解析を行う。滋賀県粟津湖底遺跡（約1万1千年前）の出土物である種子及び果皮からのDNAは配列決定に必要な基準の品質と量を満たせなかったので、再度の標本取得とゲノム配列決定を目指す。これに基づきヒョウタンを伴った人類移動の経路を推定する（遠藤）。イネについては、これまでに解析している2サンプルについてその詳細な由来を明らかにすべく、すでに公開されている多様な品種等の全ゲノム解読データをジャポニカとインディカの両方について追加する。主成分分析と分子系統樹作成を行い、近縁のものを探索する（伊藤）。
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[Journal Article] Comprehensive genome-wide identification of angiosperm upstream ORFs with peptide sequences conserved in various taxonomic ranges using a novel pipeline, ESUCA.2020
Author(s)
Hiro Takahashi, Noriya Hayashi, Yuta Hiragori, Shun Sasaki, Taichiro Motomura, Yui Yamashita, Satoshi Naito, Anna Takahashi, Kazuyuki Fuse, Kenji Satou, Toshinori Endo, Shoko Kojima, Hitoshi Onouchi
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Journal Title
BMC Genomics
Volume: in press
Pages: in press
Peer Reviewed
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