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2013 Fiscal Year Research-status Report

多様な昆虫ゲノム比較へ向けた情報学的基盤形成

Research Project

Project/Area Number 25870379
Research Category

Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

Research InstitutionTokyo Institute of Technology

Principal Investigator

小寺 正明  東京工業大学, 生命理工学研究科, 講師 (90643669)

Project Period (FY) 2013-04-01 – 2016-03-31
Keywords昆虫 / ゲノム / 鱗翅目 / オーソログ / 遺伝子 / 次世代シークエンサー
Research Abstract

本研究は鱗翅目昆虫の多種のゲノムを広く解読することを目標としているが、当年度はナミアゲハおよびナガサキアゲハに焦点を絞り、そのゲノムDNAを次世代シークエンサーMiSeqで解読し、ABySS、SOAPdenovo、Velvet、Platanusなど他種のゲノムアセンブラーを用いてアセンブル計算を行なった。しかしながら、配列アセンブルの評価指標であるN50値がどれも数千(数k)塩基にとどまるなど、当初想定していたよりもアセンブルがうまくいかないことが明らかとなった。そこで、アゲハからのゲノム抽出や精製方法を検討するとともに、MiSeqにより得られた配列の特徴を解析した。バイオインフォマティクス解析ツールのひとつであるKAASを用い、MiSeqにより得られた(アセンブル前の)リードを既知配列に対し類似度検索を行なったところ、そのリードの大多数はミトコンドリア由来の遺伝子配列およびトランスポゾン関連の遺伝子であることが判明した。鱗翅目昆虫ではW染色体にレトロトランスポゾン構造がある例が知られており、今回の研究対象であるナミアゲハおよびナガサキアゲハにおいても、これまでの解析は全て雌を用いたため、このトランスポゾンの存在が原因である可能性が考えられる。今後は雄に対して同様の配列解析を行ない検証する他、Platanus等のアセンブラの条件設定を検討し、ゲノム解読の精度を向上させる予定である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

配列アセンブルの評価指標であるN50値がどれも数千(数k)塩基にとどまるなど、当初想定していたよりもアセンブルがうまくいかないことが明らかとなった。そこで、アゲハからのゲノム抽出や精製方法を検討するとともに、MiSeqにより得られた配列の特徴を解析した。バイオインフォマティクス解析ツールのひとつであるKAASを用い、MiSeqにより得られた(アセンブル前の)リードを既知配列に対し類似度検索を行なったところ、そのリードの大多数はミトコンドリア由来の遺伝子配列およびトランスポゾン関連の遺伝子であることが判明した。鱗翅目昆虫ではW染色体にレトロトランスポゾン構造がある例が知られており、今回の研究対象であるナミアゲハおよびナガサキアゲハにおいても、これまでの解析は全て雌を用いたため、このトランスポゾンの存在が原因である可能性が考えられる。

Strategy for Future Research Activity

今後は雄に対して同様の配列解析を行ない検証する他、Platanus等のアセンブラの条件設定を検討し、ゲノム解読の精度を向上させる予定である。また、本研究の目的は多種の鱗翅目昆虫ゲノムからオーソログ遺伝子の有無を調べることにあるので、ゲノム配列の完成度は高いに越したことは無いが、現在の完成度で種数を増やして進めるよう方針転換することも可能である。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

MiSeqにより得られた配列データのアセンブル計算が当初計画していたより進まず、ゲノムDNAの調整手法の検討およびアセンブル条件の検討に時間を費やすこととなった。このため、本研究において最も費用のかかるプロセスである、多種の鱗翅目昆虫に対するMiSeqによるゲノム解読を始められないまま初年度を終えることとなった。
ゲノムDNAのアセンブル計算は精度が高くなるに越したことはないので、初年度はその向上を検討した。しかしながら、本研究の本来の目的である鱗翅目昆虫のオーソログ研究は、現在の精度のままで続けることは十分可能である。次年度は当初の計画通り、多種の鱗翅目昆虫のゲノムDNAを解読してオーソログの有無および食草との関連について解析する予定である。

  • Research Products

    (7 results)

All 2014 2013

All Presentation (7 results)

  • [Presentation] アゲハチョウ科昆虫ドラフトゲノムの解読2014

    • Author(s)
      武藤愛、尾崎克久、守屋勇樹、五斗進、小寺正明
    • Organizer
      第58回応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      高知大学
    • Year and Date
      20140327-20140328
  • [Presentation] Development of a Cross-species Search Database for Insect Genes.2014

    • Author(s)
      Masaaki Kotera, Katsuhisa Ozaki, Ai Muto, Susumu Goto.
    • Organizer
      第58回応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      高知大学
    • Year and Date
      20140327-20140328
  • [Presentation] アゲハチョウ食性進化の仕組み2014

    • Author(s)
      尾崎克久、龍田勝輔、武藤愛、小寺正明、吉澤靖貴、吉川寛
    • Organizer
      第58回応用動物昆虫学会大会
    • Place of Presentation
      高知大学
    • Year and Date
      20140327-20140327
  • [Presentation] Development of lepidopteran insect ortholog database.2013

    • Author(s)
      Ai Muto, Katsuhisa Ozaki, Susumu Goto and Masaaki Kotera.
    • Organizer
      The 24th International Conference on Genome Informatics
    • Place of Presentation
      National University of Singapore
    • Year and Date
      20131216-20131218
  • [Presentation] Construction of an ortholog database of lepidopteran insects.2013

    • Author(s)
      Ai Muto, Katsuhisa Ozaki, Susumu Goto and Masaaki Kotera.
    • Organizer
      第36回に本分子生物学会年会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20131203-20131206
  • [Presentation] Development of a Cross-species Search Database for Insect Genes.2013

    • Author(s)
      Ai Muto, Katsuhisa Ozaki, Susumu Goto and Masaaki Kotera.
    • Organizer
      2013年日本バイオインフォマティクス学会年会
    • Place of Presentation
      タワーホール船堀
    • Year and Date
      20131029-20131031
  • [Presentation] チョウ目昆虫オーソログデータベースの構築2013

    • Author(s)
      小寺正明、武藤愛
    • Organizer
      NGS現場の会第3回研究会
    • Place of Presentation
      神戸国際会議場
    • Year and Date
      20130904-20130905

URL: 

Published: 2015-05-28  

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