2019 Fiscal Year Research-status Report
全ゲノム解析で明らかにする、日本固有カンキツと海外由来カンキツの交雑過程
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18K05623
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| Research Institution | Saga University |
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Principal Investigator |
永野 幸生 佐賀大学, 総合分析実験センター, 准教授 (00263038)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山本 雅史 鹿児島大学, 農水産獣医学域農学系, 教授 (00305161)
古藤田 信博 佐賀大学, 農学部, 准教授 (50355426)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | カンキツ / タチバナ / シークヮーサー / 日本固有 / ゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、日本固有のカンキツ及び、日本固有カンキツと海外由来カンキツの交雑の結果で生まれた栽培種について、全ゲノムリシーケンシングを実施し、これら日本のカンキツの歴史を知ることを目的としている。
本年度は、これを研究するにあたり、研究方法の改善に注力した。沖縄のものを除くタチバナ、及び、シークヮーサーは、交雑胚ではなく、親細胞由来の胚、つまり珠心胚で増殖する。また、接ぎ木で繁殖させることも多い。つまり、体細胞クローンとして増殖することが多い。体細胞は遺伝的に均質であると考えられている。そのため、接ぎ木・挿し木・珠心胚実生が農業に活用されている。しかし、枝変わりという現象がよく知られており、これは体細胞の遺伝的変化である。この体細胞が遺伝的に変化をするメカニズムを知ることは農業においても科学においても重要である。
そこで、体細胞クローンとして増殖するカンキツにおいておこる遺伝的変化を全ゲノム解析法で検証した。これまで多型データの抽出（バリアントコール）の精度が低いことが研究遂行の妨げになっていたが、ディープラーニングを用いる計算手法を活用することで問題を克復できた。その結果、DNA複製の際のミスや化学物質・放射線によるDNAの損傷によりおこる「ホモ接合からヘテロ接合への変化」よりも体細胞における組換え等でおこる「ヘテロ接合からホモ接合への変化（ヘテロ接合性喪失）」の方が頻度が高いことが分かった。
今後、この解析手法（計算手法）を活用して研究を進めていくことにした。また、日本のカンキツの歴史を知る際にも、ヘテロ接合性喪失に注目して研究を行っていくことにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
佐賀大学は、先端基盤研究共用促進事業（新たな共用システム導入支援プログラム）に採択された。これの運用に私が深く関わり、そのために時間を費やしてしまい、研究時間の確保が難しかった。
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| Strategy for Future Research Activity |
「我が国の興味深いカンキツ」を全ゲノムリシーケンシングし、得られたデータをバイオインフォマティクス解析することを行っているが、これを更に推進していく。今年度は、データ解析手法の開発に注力したが、この開発による成果も活用して研究を行っていく。特に、本年度有用であることを明らかにしたディープラーニングを用いる計算手法を活用する。さらには、「ヘテロ接合からホモ接合への変化（ヘテロ接合性喪失）」が、クローン増殖することが多いカンキツにおける主たる遺伝的変化のメカニズムであることがわかったので、この現象にも注目して、我が国のカンキツの歴史を追いかける。
実験手法としては、精製したDNAを研究受託機関に送り、受託機関から全ゲノムリシーケンシングのデータの提供を受ける。１サンプルあたり10Gb以上（ゲノムサイズの約30倍）の配列を得る。比較対照については、我々や他の研究グループが既にデータ取得したものを主に用いる。タチバナ・シークヮーサー・コウライタチバナのゲノム解読を更に進める。また、我々が発見した、日本固有カンキツと海外由来カンキツの交雑の結果で生まれた栽培種についても、ゲノム解読を更に進める。
上述の本年度開発した計算手法に加え、一般的なバイオインフォマティクス解析（遺伝的類縁関係、admixture解析など）を行い、これらの植物過去の歴史を調べる。特に、日本固有カンキツのどの系統から、どこのDNA領域が、国内栽培種に移入したかを調査する。栽培種は人により選抜されたはずなので、遺伝子移入に何らかの傾向がある可能性が高いからだ。この情報は、我が国のカンキツの利用に活かすことができる。また、タチバナ自生地の群内遺伝的構造など、日本国内のカンキツの未調査の問題も解明する。
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| Causes of Carryover |
佐賀大学は、先端基盤研究共用促進事業（新たな共用システム導入支援プログラム）に採択された。これの運用に私が深く関わり、そのために時間を費やしてしまい、研究時間の確保が難しかった。
次年度の研究を行うための実験準備は終わっているので、次年度は着実に使用できると考えているが、新型コロナウイルスによる様々な状況変化に左右される可能性がある。
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