2013 Fiscal Year Annual Research Report
種内・属内レベルの集団ゲノミクスによる樹木の適応進化・種分化プロセスの解明
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24248028
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
井鷺 裕司 京都大学, (連合)農学研究科(研究院), 教授 (50325130)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
津村 義彦 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (20353774)
上野 真義 独立行政法人森林総合研究所, その他部局等, 研究員 (40414479)
瀬戸口 浩彰 京都大学, 人間・環境学研究科(研究院), 教授 (70206647)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 進化 / 適応 / 次世代シーケンサー / 系統解析 / RNA-seq / RAD-seq |
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| Research Abstract |
Callitris columeraris複合種はオーストラリア大陸全域に分布を拡大した系統群であり、砂漠・温帯・熱帯サバンナという多様な気候下で生育している。生育地全域から収集した種子で共通圃場実験を行い、8種類の形質データを得た。形質値と自生地の気候要因との相関を系統関係を考慮して解析したところ、葉長・気孔密度・葉の窒素濃度・樹形などの形質が季節降水量と有意な相関があった。また、各形質について祖先復元を行った結果、半乾燥地環境に分布していた共通祖先が乾燥地や熱帯モンスーン帯なへ進出する中で、利用可能な水資源量が選択圧となって多様な形態・生理形質が進化した事が示された。
また、C. columeraris複合種を含む5種（7個体）からトランスクリプトームを次世代シーケンサーにより収集した。個体あたり5千万リードの塩基配列、13万個コンティグ配列を得た。そのうち、32,737個はタンパク質データベースの中に類似配列があり、機能やアミノ酸配列を推定できた。非同義置換（dN）同義置換（dS）の比より種分化と環境適応に関連する遺伝子の探索を行った結果、種間でdN/dS>1となる72個の配列を抽出することができた。
大陸全域から採取した植物試料からDNAを抽出し、制限酵素で切断されたDNA断片を次世代シークエンサーで網羅的に解読することで、非モデル生物において多数のゲノム領域の塩基配列を得られるRAD-seq解析を行った。その結果、約120個体の豪州ヒノキ個体について4000を超える数の一塩基多型（SNPs）を検出できた。これらのSNPsの中には自生地の気候要因と有意な相関をもつものが約100個含まれていた他、多くのSNPs同士の間には比較的強い連鎖不平衡係数が推定されたことから、オーストラリアの多様な気候環境がゲノムの複数領域に選択圧として働いた可能性が示された。
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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
Callitris columeralis複合種の広い生育地全域から収集した種子を用いて共通圃場実験を実施することによって、自然選択圧として働いた環境要因の特定とそれに応答して起きた形質進化を示すことができた。また、RNA-seqによるトランスクリプトーム解析や、RAD-seqによる一塩基多型解析により，各種気候要因と相関をもつSNPsを見いだすこともできた。これらのことから、当初の研究実施計画どおり順調に研究が進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度、RAD-seqによる一塩基多型解析やRNA-seqによるトランスクリプトーム解析で得られた，適応に何らかの形で関連している可能性のあるSNPsのゲノム上の位置を明らかにする。裸子植物は胚乳が母親に由来する大配偶子体の遺伝子のみを持つという特性を活用して、連鎖地図の作成を進め、SNPsのマッピングを行う．同時に，Callitris columeralis複合種のトランスクリプトームライブラリからは非同義置換率が特に高い遺伝子が明らかになったので、それらについて次世代シークエンサーを用いてリシークエンス実験を行い、得られた塩基配列データについて中立進化の検定を行う予定である．また、他の針葉樹で報告されている乾燥ストレス耐性等、環境適応に関連する遺伝子を、本研究で解読した塩基配列の中から探索する。これらの配列に加え、アミノ酸の置換速度の解析から抽出した、種分化と環境適応に関連する候補遺伝子とを対象に、塩基配列の収集を行い集団の遺伝的変異の解析を詳細に行う。
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[Presentation] 豪州ヒノキにおける適応形質の遺伝的変異
Author(s)
阪口翔太, 津村義彦, 上野真義, 伊藤元己, 永野惇, David Bowman, Lynda Prior, Michael Crisp, 井鷺裕司
Organizer
第61回日本生態学会大会
Place of Presentation
広島国際会議場（広島県広島市）
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