2013 Fiscal Year Annual Research Report
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25250025
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Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
小原 雄治 国立遺伝学研究所, 系統生物研究センター, 特任教授 (70135292)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | ゲノムアセンブリ / 線虫 / 単為発生 / 進化 |
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| Research Abstract |
有性生殖の意義は生物学における長年の課題であるが、モデル生物の線虫C.elegansグループに最も近い種であるDiploscapter coronatusは長期にわたり単為生殖のみで進化してきた可能性が出てきた。そこで、単為生殖のゲノム基盤を明らかするために本線虫のゲノム解読を進めた。
単一個体から増殖した混合時期の虫体からDNA及びmRNAを調製し、ゲノムアッセンブル、トランスクリプトーム解析を行った。ゲノムについては、総延長178Mb、N50Scaffoldは979Kb、最長Scaffoldは3.54Mb、N50Contigは459Kb、最長Contigは1.74Mbを得た。178Mbのアッセンブルのうち122Mbには互いに似ているが同一ではないパートナー配列（平均94%相同）が見出された。細胞核のDNA量をFACSを用いて測定したところ、約140Mbの値が得られた。これがほぼアッセンブル全長に近い値であったことと、この線虫が単為生殖をすることから、互いに似ているが同一ではない約90Mbの半数体ゲノムのペアであることが推定された。また、分裂期染色体のDAPI染色の予備的な結果から、半数体ゲノムは１本であることが示唆された。mRNAからは従来法によるEST解析40万本とイルミナによるmRNA-seq 1.4億本を得、約37,000遺伝子を予測した。このうち約29,000遺伝子がC.elegansの遺伝子約16,000と高い相同性を持ち、その多くでD.coronatus２遺伝子と C.elegans１遺伝子がオルソログ関係になっていた。このことは、単為生殖によって組み換えのない形で半数体ゲノムが独立に変化してきたため（いわゆるMesselson effect）と考えられる。現在、ペア遺伝子間での発現量の違いと機能との関係など、その詳細を解析中である。
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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
初年度は、１）Messelson effectの確認、２）遺伝子リストの徹底調査、３）遺伝子変異の性質調査を計画したが、その基礎となる高精度のゲノムアッセンブルを得ることができ、Messelson effectの可能性推定や、遺伝子リスト作成が達成できた。遺伝子変異の性質調査は予備的結果にとどまっているが、高品質のゲノムアッセンブルができたので本年度集中的に取り組むことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
引き続き、遺伝子アノテーションを進め、ペア遺伝子間での変異率や機能面での多様化の可能性などを解析し、早期に論文発表を行う。染色体構造についても1本らしいという興味深い結果が得られたので、染色体FISHなども含めて巨構造解析を進め、単為生殖ゲノムの進化対応機構を調べてみたい。さらに、遺伝子セットやその発現状態と発生様式の多様性との関係研究を行う。
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