A challenge toward museomics for historical reconstruction of evolutionary rescue

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K19284
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: Utsumi Shunsuke 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (10642019)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日浦 勉 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (70250496)
• Project Period (FY): 2021-07-09 – 2023-03-31
• Keywords: 標本 / 生物多様性 / 形質 / ゲノミクス / 進化

Outline of Final Research Achievements

In this study, we conducted an evolutionary rescue research of the ground beetle Synuchus cycloderus using specimens collected from different regions of Japan from 2004 to 2021. First, we identified (1) latitudinal gradients as large-scale evolutionary patterns of traits, (2) temporal dynamics of traits over 18 years, and (3) disturbance responses of traits. In particular, with respect to the temporal dynamics of traits, we found that body size varied consistently across regions, and that the first half of the 18-year period was characterized by a progressive reduction in size, while the second half was characterized by a progressive increase in size, all of which are novel phenomena. A relationship with population size was also suggested. Further genomic analysis was performed to investigate DNA extraction from samples, library adaptation, target enrichment, and reference genome construction.

Free Research Field

生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究は、長期モニタリングによる標本を活用し、これまでに知られていなかった形質の時空間変動パターンを明らかにし、集団サイズや撹乱応答について明らかにした知見をあわせて、可塑性を含む適応と、進化的救助の実態に迫る可能性が示唆された。さらに、標本を活用したゲノミクスの実施が実現する目途がたち、ミュゼオミクスによる進化的救助の解明に迫るところまでに至った。進化的救助の実態解明は、進化を考慮したこれからの生態系管理や保全において急務となっており高い意義を持つ。また、使用した標本は標準的なモニタリング手法によって得られた標本であることから、本成果はさらなる波及効果が期待される。