2016 Fiscal Year Annual Research Report
Biomonitoring of microscopic animals by massively parallel sequencing
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15K16137
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
齋藤 星耕 琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 特命研究員 (10623754)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | メタバーコーディング / DNAバーコード / DNA metabarcoding / トビムシ / 土壌動物 / 小型節足動物 / 環境DNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生物多様性の調査手法として、複数の種に属する個体が混ざった群集標本や、土壌や水などの環境試料からDNAを抽出し、高速並列シークエンサーにより大量に配列解読する手法(DNA metabarcoding)が普及してきている。しかしながら、群集にどのような種が含まれているかは分かっても、それぞれの種が量的にどれだけ存在するのか（定量性）については、有効な情報が得られる手法がなかった。
本研究では、(1)土壌中の微小動物であるトビムシ類を対象として定量性のあるDNA metabarcoding手法を確立した。分析手順を見直して、分析過程で発生するバイアスを低減したほか、内部標準を用いて得られたデータを標準化した。これらによって、群集標本間の比較では、値の大小を比較する（すなわち相対定量を行う）ことが可能となった。さらに、内部標準に対する係数を生物種ごとに定めることにより、絶対定量への道が開かれた。また、並行して(2)種同定に使用する遺伝子配列の収集を進め、本研究の調査地ではトビムシ類の出現個体の95%以上をカバーするデータベースを構築することができた（平成28年度末現在）。さらに(3)DNA metabarcodingにより得られたデータから、微小動物の種多様性を評価する情報処理手順を定めた。特に、生物多様性の過大評価、過小評価を避けるために、データべースに基づいて、同一種として扱う配列類似度の閾値を慎重に定めた。これらの技術を用いて実際にトビムシ群集の生物多様性評価を行ったところ、顕微鏡観察による従来法と同等の結果を得ることが出来た。また、本研究から派生して、ゲノム中に残存している（機能していない）過去の遺伝子もまたデータに影響を及ぼすことを示し、対策を議論した。
これらの研究成果について、関連する学会において報告を行い、また学術論文を公表した。
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[Journal Article] A quantitative protocol for DNA metabarcoding of springtails (Collembola)2016
Author(s)
Saitoh, S., Aoyama, H., Fujii, S., Sunagawa, H., Nagahama, H., Akutsu, M., Shinzato, N., Kaneko, N., Nakamori, T.
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Journal Title
Genome
Volume: 59
Pages: 705-723
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Multiple mitochondrial sequence types from single collembolan specimens: pseudogenes in Collembola?2016
Author(s)
Saitoh, S., Aoyama, H., Fujii, S., Park, S., Yamada, A., Shinzato, N., Kaneko, N., Nakamori, T.
Organizer
XIV International Colloquium on Apterygota
Place of Presentation
Nara Kasugano International Forum IRAKA, Nara, Japan
Year and Date
2016-08-24
Int'l Joint Research
