2017 Fiscal Year Annual Research Report
Origin of adaptation and population genomics in the ancient Lake Biwa
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17H03720
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
渡辺 勝敏 京都大学, 理学研究科, 准教授 (00324955)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
小北 智之 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (60372835)
武島 弘彦 総合地球環境学研究所, 研究部, 外来研究員 (50573086)
橋口 康之 大阪医科大学, 医学部, 講師 (70436517)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 琵琶湖 / 適応 / 進化ゲノミクス / 淡水魚 / 古代湖 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、古代湖・琵琶湖において「沖合」・「深場」・「岩礁」という異なる生息地に対する適応を示す固有種の進化に関するゲノム科学的理解を深めるために、固有種とその近縁種を含む複数種群を対象とし、(1) 新規ゲノム配列決定を基盤に、(2) 遺伝子発現解析等によるゲノムワイドな適応関連候補遺伝子の抽出と進化時期の推定、および (3) 急速な表現型適応の原因遺伝子の特定と野生集団における進化動態の解析を行うものである。
初年度は、総合的な打ち合わせを行ったうえで、まず（1）について、関連する4種の新規ゲノム配列を決定した（アブラヒガイなど）。ゲノム決定には、10x Genomics社のChromium合成ロングリード技術を適用し、illumina社のHiSeq Xによる超並列シーケンシングを行った。出力データは解析ソフトSupernova v.2にてアセンブルし、Scaffold NG50が0.7-1.5 Mbの比較的高品質のドラフトゲノムを得た。
(2) に関して、深場適応を示すウキゴリ類とカジカ類の固有種と近縁種についてRNA-seq実験を行った。まず種間系統樹、浸透交雑、遺伝子オントロジー解析などを行い、各種群の系統進化に関してゲノムワイドな情報を得た。また上記で得られたドラフトゲノムデータを用い、PSMC法を用いた歴史的集団動態の解析を行い、各種の集団履歴に関する情報が得られた。これらのデータは、適応関連候補遺伝子の進化動態に関するベースラインを与えるものである。
(3) 体色や体型において急速な適応進化を示したと推定されるアブラヒガイについて、継代飼育個体を用いたRAD-seqデータによる量的形質遺伝子座（QTL）解析を行った。その結果、体色の遺伝的支配様式が確定され、現在、(1) で得られたゲノムデータを用いて原因遺伝子の特定に解析を進めている。
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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
基本的に当初の目的に沿って研究を遂行した。(1) ゲノム配列決定においては、高品質なDNAの抽出法、10x Genomics社のChromium合成ロングリード技術を利用した次世代シーケンシング、およびナノポア社のMinIONによる長鎖シーケンシングを組み合わせた高品質・低コストの分析およびアセンブル解析の基本的な枠組みを構築することができた。また、(2) に関しては、多量試料のRNA-seq分析とその基礎解析について、具体的に2種群を対象に分析を進めることで、実験・解析系を確立した。(3) についても、過年度より育成してきた継代家系を用い、RAD-seqデータを用いたQTL解析を実施し、適応に関係した原因遺伝子の特定のために着実に研究を進めることができた。
一方、特に (2) の適応関連候補遺伝子の解析について、さらなる解析や研究戦略の見直しが必要と考えており、第2年度には重点的に検討、解析を推し進める必要がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度の基本技術の確立と初期解析を踏まえ、第2年度以降は、分担・連携研究者間の情報交換と議論をさらに密にし、着実な研究の進展を図る。
具体的には、年度初期に全体打ち合わせ、および最新情報と課題の共有を図ったうえで、まず(1) 未実施種のゲノムシーケンシングを完了する。また (2) 適応候補遺伝子のスクリーニングのために、初年度に得たRNA-seqデータの解析を進めるとともに、さらに、代替解析戦略として多数個体のリシーケンシングによるアプローチを検討したのち、実施を行う。(3) 初年度までにゲノム領域が絞られた適応関連原因遺伝子を特定するために、解析戦略の具体的絞り込みを年度序盤に行い、具体化する。
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