2019 Fiscal Year Research-status Report
Genome Scan for Genes underlying Global Warming Adaptation Using Next-generation Sequencing: Application to Genetic Diversity Projection
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19K21996
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
渡辺 幸三 愛媛大学, 沿岸環境科学研究センター, 教授 (80634435)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2021-03-31
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| Keywords | ゲノム / 適応遺伝子 / 次世代シーケンシング / 遺伝的多様性 / 河川 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究期間の初年度となる本年度では，以下の通り研究を遂行した。
【研究項目１：環境選択性遺伝子のゲノムワイド検索】北海道から四国の国土スケールの気候勾配に沿った数多くの流域で，既存のデータベース等に基づいて，水温・流量・雨量・気温・水質の環境データが連続観測されている地点を選んだ。水生昆虫8種を対象に次世代シークエンサー（HiSeq）によるRAD（Restriction site Associated DNA）解析を行い，各個体のゲノムワイドのDNA配列データを取得した。この際，RAD-PCRプライマーに個体認識タグコードを付加して，同時並行で多個体のゲノム情報を一度に取得した。また，ゲノム情報を補完する情報として，同じ地点から採取した同じ水生昆虫種のRNAseq解析(トランスクリプト―ム解析)データも取得した。
【研究項目２：気候変動下の遺伝的多様性予測モデルの開発】各個体が採取された地点の環境変数（水温・流量等）を説明変数として，ゲノム中から環境選択性遺伝子を同定して，それらの遺伝子頻度を環境状態も基づいて予測する「適応進化モデル」を作成した。このモデルの作成には，従来の統計学的手法とは一線を画する機械学習（Random Forestによる決定木モデル）を使って，一般的な統計モデルが抱える入力データの統計分布の制約（例，正規性），説明変数間の独立性，欠損データへの脆弱性等を解決する新規的な手法を開発した。
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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
【研究項目１：環境選択性遺伝子のゲノムワイド検索】と【研究項目２：気候変動下の遺伝的多様性予測モデルの開発】共に予定していたどおりの内容を進捗できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
ダウンスケーリングにより気候変動シナリオ化の河川環境の変化を予測し，それに基づいて遺伝的多様性を予測する解析を進める。
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| Causes of Carryover |
遺伝子解析に必要な一部の消耗品の使用期限を考慮して，次年度に購入することにしたため。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Remarkable Anoxia Tolerance by Stoneflies from a Floodplain Aquifer2020
Author(s)
Malison, R. L., B. K. Ellis, A. G. DelVecchia, H. N. Jacobson, B. K. Hand, G. Luikart, H. A. Woods, M. Gamboa, K. Watanabe, and J. A. Stanford
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Journal Title
Ecology
Volume: 101 (10)
Pages: e03127
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] A Remarkable New Genus and Species of Nemourinae (Plecoptera, Nemouridae) from Sichuan, China, with Systematic Notes on the Related Genera2020
Author(s)
Mo, R-R., M Gamboa, K. Watanabe, G-Q Wang, W-H Li, D Yang, D Mur?nyi
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Journal Title
PLoS ONE
Volume: 15(3)
Pages: e0229120
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research
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