2015 Fiscal Year Annual Research Report
樹木の機能ゲノム学の創出に向けたブナ目のリファレンス・ゲノム構築法
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26660121
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
齋藤 秀之 北海道大学, (連合)農学研究科(研究院), 講師 (70312395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
瀬々 潤 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 人工知能研究センター, 研究チーム長 (40361539)
小倉 淳 長浜バイオ大学, バイオサイエンス学部, 准教授 (60465929)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | ドラフトゲノム / RNA-seq / DNA-seq / 次世代シーケンス / ゲノムアセンブリ / ブナ（Fagus crenata) |
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| Outline of Annual Research Achievements |
ブナのドラフトゲノムのDe novoアセンブリとRNA-seqに基づく遺伝子推定を行い、野生樹木であるブナのゲノムの特徴を明らかにすると共に、野生樹木のドラフトゲノム構築法について検討した。アセンブラーはSOAP、ALLPATH-LG 、Platanusを比較したところ、Platanusが最適だった。Platanusは対立遺伝子のヘテロ配列に対して頑強なアルゴリズムとして開発されており、翻ってブナゲノムは作物や果樹など選抜育種効果のあるゲノムに比べてヘテロ接合度が大きいと考えられた。アセンブリ結果では連結配列（scaffold）の長さが短かった。原因を検討するために任意の遺伝子のギャップ部位をサンガー法でシーケンスしたところ、イントロンに対立して長さの大きく異なる繰り返し配列の存在が認められ、アセンブリ阻害の原因と考えられた。RNA-seq解析を葉、枝、雌花、雄花、花粉、種子、子葉、根で行い、De novoアセンブリをtrinityで行った。RNA-seq量と配列数の関係を葉に限定して検討したところ飽和曲線型の関係が認められ、20GbのRNA-seq量で約8割の配列数が取得できた。ゲノムの遺伝子予測はAugustusを用い、ブナRNA-seqデータのヒント有り無しで比較したところ、ヒント有りで予測遺伝子数が少なく収束する傾向を示した。しかしRNA-seqデータを一部の器官に限定すると遺伝子予測で欠落が認められ、遺伝子推定の精度はRNA-seqデータの網羅性に依存した。ブナゲノムは全般的に遺伝子重複が少ない傾向がある一方で、一部では遺伝子重複の発達が認められた。ブナとシロイヌナズナの比較において、遺伝子ファミリー内では塩基配列の相同性と遺伝子発現パターンが一致するとは限らず、遺伝子機能の生態的役割を踏まえると遺伝子発現パターンから遺伝子機能を注釈する意義があると考えられた。
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