2018 Fiscal Year Research-status Report
Elucidation of the co-evolution process of mitogenome that experienced natural selection or introgression and the relevant genes in nuclear genome
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18K14802
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| Research Institution | Lake Biwa Museum |
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Principal Investigator |
田畑 諒一 滋賀県立琵琶湖博物館, 研究部, 学芸技師 (00793308)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | ミトコンドリアゲノム / 琵琶湖 / 淡水魚 / 共進化 / 分子進化 / 自然淘汰 / 遺伝子浸透 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、ミトコンドリアゲノム（ミトゲノム）で自然淘汰や遺伝子浸透が生じた際、それに対応する核ゲノム内のミトコンドリア関連遺伝子における分子進化や発現量の変化を複数の淡水魚類で明らかにする。それによって、集団分化や交雑、適応などの進化的現象下での核―ミトゲノム間の共進化パターンやそこで生じる可能性がある不和合回避（緩和）の一般則を推定することを目的とする。そのため、(１) ミトゲノム、核ゲノム中のミトコンドリア関連遺伝子について、アミノ酸置換などの分子進化パターンを遺伝子間、系統間で比較する、(２) 様々な交雑段階のグループを用いて、核ゲノム中のミトコンドリア関連遺伝子群の浸透のパターンや発現量を核ゲノムの他の遺伝子と比較する、(３) 各魚種および交雑個体，浸透個体の代謝能力等に関連する基礎データの収集を行うものである。
初年度は、まず（1）・（２）について、比較データとなる中立（と推定される）遺伝子座の遺伝情報を集めるために、MIG-seq法やRAD-seq法によるDNA配列データの取得を対象としている複数の分類群に対して行った。MIG-seq法ではこれまでに600個体以上、RAD-seq法では約100個体のDNA配列情報を得ている。また、主要な固有種の一部個体については、リファレンスおよび今後の系統解析・分子進化解析のために、ドラフトゲノムの決定を別プロジェクトの研究グループと共に行っている。これらのデータは、ミトゲノム、核ゲノム中のミトコンドリア関連遺伝子の共進化プロセス、パターンを把握するために不可欠なものである。（３）については、対象種群の一部を野外より採集し、飼育を行った。
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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
基本的に当初の目的に沿って研究を遂行したが、対象種群や実験手法の変更など、一部について研究計画の変更を行った。（１）および（２）については、比較のための中立遺伝座のデータをMIG-seq法およびRAD-seq法から当初目的の通り得ることができたと考えられる。また、その中で一部種群については、遺伝的集団構造・系統地理的結果から新たな知見が得られたため、現在データを増やし、論文執筆の準備に入っている。ミトゲノムおよび核ゲノム中のミトゲノム関連遺伝子の共進化パターンの解析そのものには着手していないが、この解析に必要なドラフトゲノム配列も複数種で得られている。 （３） についても、次年度以降の交配実験および行動生理実験に必要な個体の一部は確保ができている。ただし、（２）での発現量解析用個体の確保、および（３）で使用する交雑個体の確保、作出が困難で、今年度は生理データの取得ができなかったため、次年度以降に引き続き行うとともに、既存サンプル多個体のゲノム解析など、代替案の検討を行ったので、状況に応じて代替案に変更していく。
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| Strategy for Future Research Activity |
初年度に得られた中立遺伝子座のデータやドラフトゲノムデータをベースに、本研究計画の中心となるミトゲノムおよび核ゲノム中のミトゲノム関連遺伝子の共進化パターンの解析に着手していく。特に初年度に研究協力者と打ち合わせを行い、発現量解析、交雑個体の解析など、一部実現が困難になる可能性があると想定される研究項目については、リファレンスを使うことにより解析深度の少なさをカバーし、既存サンプルの多個体についてゲノム解析を行うなど、別手法によるアプローチを試みる。
具体的には、まず（１）および（２）については、 未実施種のゲノムシーケンシングを行い、上記の解析深度は低いが、多数個体について行えるゲノム解析を行う。（２）についてはこれまでの系統地理解析などから既存サンプルの交雑状況が分かっており、またサンプルも保存されているので、速やかに解析サンプルの選定が行えると考えている。また （３）については、通常の飼育は問題なく行えているので、行動生理実験および交雑個体の作出・確保を引き続き行う。
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| Causes of Carryover |
当初計画では、シーケンシング外部委託費用を主たるものとして、その他予算に400.000円を計上していたが、シーケンシングを強力研究機関で行うことが可能であったため、代わりにそれにかかる試薬およびライブラリ作成にかかる物品の購入に充てた。物品購入では、購入業者への見積徴収を徹底したことで当初予定金額よりも安価に購入することが可能であったため、2,377円の次年度使用額が生じた。この残額は、次年度の実験試薬および消耗品のに購入に充てる。
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