オミクス時代の進化動態理論構築

• Project/Area Number: 12J07351
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: The Graduate University for Advanced Studies
• Principal Investigator: 秋田 鉄也 総合研究大学院大学, 先導科学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥3,630,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000); Fiscal Year 2012: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 進化 / 集団遺伝 / バクテリア / 組換え / ゲノミクス / 種分化 / 相同組み換え / 適応動態 / セントロメア / マイクロRNA / トランスクリプトーム / 遺伝子重複 / ゲノミックコンフリクト

Outline of Annual Research Achievements

本研究では、数理モデルを用いた種の分岐過程の解明に、ゲノム情報や発現データの網羅的利用が有効であることを示す。26年度は、主に以下の２点に集中して研究を実施した。
１）バクテリアゲノムを用いた集団遺伝学的解析のための理論的枠組み開発
バクテリアのゲノムデータは近年蓄積されつつあるが、菌数の増減や空間的な分断といった集団構造の適切な解析には、集団遺伝学的方法論が不可欠である。しかし、DNA断片の取り込みというバクテリア固有の現象が、種内のみならず種間においても観測され、集団遺伝学的解析の障害となっていた。前年度までに開発した、遺伝子水平伝搬を考慮したコアレッセントシミュレータを用いることで、この障害の克服が可能となった。26年度は、その理論的な基礎について解析を進めた。特に、種内で組換えが高頻度で見られる場合は、系統関係のみに着目して種間組換え率を推定すると、大きく誤差が生じることを明らかにした。さらに、既存の方法論が通用する条件に関する解析、種間組換え率の大きさを推定するために有用な統計量の開発、集団構造がパラメタ推定値や自然選択推定にどの程度影響するのかなどを調べた。
２）バクテリアの組換えに着目した進化実験
シーケンスコスト減少に伴い、経代培養によってバクテリアやイーストの進化過程を詳細に調べることが可能となった。既存の研究の多くは、突然変異が集団中にどのように広がるのか、広がるような変異はどの遺伝子グループで起きやすいのか、変異の種類はどのようなものか、有利な突然変異が生じた系統間の競争がどのように起きるか、などに着目して実験系がデザインされている。バクテリアで観測される種間の組換えに着目して実験系をデザインし、経代培養を続けた後、進化過程を次世代シーケンサによって観測した。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Modeling evolutionary growth of a microRNA-mediated regulation system (2012)
  • Author(s): Akita Tetsuya, Takuno Shohei, Tnngn Hirloki
  • Journal Title: Journal of Theoretical Biology Volume: 311 Pages: 54-65
  • DOI: 10.1016/j.jtbi.2012.07.011
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ブルーギル(Lepomi s macrochirus)の個体群モデルを用いた駆除対策への示憔 (2012)
  • Author(s): 岩崎雄一,秋田鉄也,加茂将史
  • Journal Title: 応用生態工学 Volume: 15 Pages: 207-212
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Theoretical lessons for more bioenergy (2014)
  • Author(s): Akita Tetsuya
  • Organizer: The Joint Annual Meeting of the Japanese Society for Mathematical Biology and the Society for Mathematical Biology
  • Place of Presentation: グランキューブ大阪（大阪府大阪市）
  • Year and Date: 2014-07-29
• [Presentation] バクテリアDNAシークエンス解析のためのコアレセント理論構築 (2013)
  • Author(s): 秋田鉄也
  • Organizer: 第85回遺伝学会大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学 日吉キャンパス第4校舎独立館
  • Year and Date: 2013-09-21
• [Presentation] マイクロRNAを介した制御機構の複雑性進化に関する理論的研究 (2012)
  • Author(s): 秋田鉄也
  • Organizer: 第44回種生物学シンポジウム
  • Place of Presentation: 奥琵琶湖マキノパークホテル&セミナーハウス(滋賀県)
  • Year and Date: 2012-12-08