網羅的ゲノム解析による地域適応メカニズムの解明：適応の分布変遷復元と未来予測

• Project/Area Number: 14J00456
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 岩崎 貴也 京都大学, 生態学研究センター, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2016: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 系統地理 / 適応進化 / 適応遺伝子 / 気候変動 / 地球温暖化 / 氷期 / 局所適応 / RAD-Seq / 地理情報システム / 生態ニッチモデリング / アブラナ科 / 温帯 / 国際研究者交流 / 韓国 / ロシア

Outline of Annual Research Achievements

アブラナ科の草本であるコンロンソウを対象とし、東アジア全体の多地点サンプルについてのゲノムワイドな変異情報を用いることで、地域的な局所適応に関わると思われる適応遺伝子の探索、そして現在・過去・未来環境においてそれらの適応遺伝子が担っていると思われる地域的な局所適応のパターンを地図の形で予測・復元することを目的として研究を行った。
今年度はまず、検出した非中立SNPの周辺にある機能遺伝子情報の信頼性を高めるため、コンロンソウドラフトゲノムについて見直しと改善に取り組んだ。短い断片やリピート配列を除いて遺伝子予測解析を行ったが、顕著な改善はみられなかった。コンロンソウの近縁種であるCardamine hirsutaのゲノムが発表されたため、現在はこのゲノムとの比較・検討を行うことで、ゲノム情報の改善に取り組んでいる。更に、非中立SNP近傍にあった機能遺伝子に、タンパク質の機能変化を生み出すような非中立な変異が起こったかを調べるため、リシーケンス解析も行う。こちらについては2017年度中には結果が得られる見込みである。これらの結果を合わせることで、適応的な機能遺伝子について精度の高い解析結果が得られると考えられる。
また、GISによる局所適応の地理的パターン予測について、モデルや手法の改善にも取り組んだ。過去の氷期や地球温暖化した未来の環境レイヤーについても整備を行うことができ、前年度や今年度に作成した局所適応の地理的パターン予測に関する統計モデルを投影することができるようになった。現在はまだ予備的な解析しか行うことができていないが、中立な種の分布モデルの変化とは大きく異なる結果が得られつつある。この結果は、気候変動が生物に与える影響を考える際に、種内の適応の変化という新たな側面についての予測を提供することができるため、多方面へ有用な知見を提供できると予想される。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] 分子系統地理学に生態ニッチモデリングがもたらす新展開と課題 (2016)
  • Author(s): 岩崎貴也, 阪口翔太, 津田吉晃
  • Journal Title: 植物地理・分類研究 Volume: 64 Pages: 1-15
  • NAID: 120006557749
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] A preliminary Survey of the Flora of Mt. Mahiru, Tohoku district, Japan (2016)
  • Author(s): 首藤光太郎, 岩崎貴也, 佐藤隆, 加藤節二, 堀井雄治郎, 西田佐知子
  • Journal Title: BUNRUI Volume: 16 Issue: 2 Pages: 175-188
  • DOI: 10.18942/bunrui.01602-09
  • NAID: 130005292300
  • ISSN: 1346-6852, 2189-7034
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Postglacial Lineage Admixture in the Contact Zones of the Two Japanese Deciduous Broad-leaved Tree Species Estimated by Nuclear Microsatellite and Chloroplast DNA Markers (2016)
  • Author(s): Akitaka Tono, Takaya Iwasaki, Akihiro Seo, Noriaki Murakami
  • Journal Title: Acta phytotaxonomica et geobotanica Volume: 67 Issue: 1 Pages: 1-16
  • DOI: 10.18942/apg.KJ00010238482
  • NAID: 110010042593
  • ISSN: 1346-7565, 2189-7042
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Postglacial lineage admixture in the contact zones of the two Japanese deciduous broad-leaved tree species estimated by nuclear microsatellite and chloroplast DNA markers (2016)
  • Author(s): Akitaka Tono, Takaya Iwasaki, Akihiro Seo, Noriaki Murakami
  • Journal Title: Acta Phytotaxonomica et Geobotanica Volume: 67 Pages: 1-16
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A genome scan for genes underlying microgeographic-scale local adaptation in a wild Arabidopsis species (2015)
  • Author(s): Kubota, S., Iwasaki, T., Hanada, K., Nagano, A. J., Toyoda, A., Fujiyama, A., Sugano, S., Suzuki, Y., Hikosaka, K., Ito, M., and Morinaga, S.-I.
  • Journal Title: PLOS Genetics Volume: 11 Issue: 7 Pages: e1005361-e1005361
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1005361
  • NAID: 120005947027
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Environmental factors contribute to the formation and maintenance of the contact zone observed in deciduous broad-leaved tree species in Japan (2015)
  • Author(s): Akitaka Tono, Takaya Iwasaki, Akihiro Seo, Noriaki Murakami
  • Journal Title: Journal of Plant Research Volume: ---
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 生物地理学とその関連分野における地理情報システム技術の基礎と応用 (2014)
  • Author(s): 岩崎貴也*, 阪口翔太*, 横山良太, 高見泰興, 大澤剛士, 池田紘士, 陶山佳久 (*equal contribution)
  • Journal Title: 日本生態学会誌 Volume: 64 Pages: 183-199
  • NAID: 110009892536
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 遺伝構造の種間共通パターンの抽出と再現モデルの開発 (2017)
  • Author(s): 石濱史子, 深澤圭太, 角谷拓, 岩崎貴也
  • Organizer: 日本生態学会第64回大会
  • Place of Presentation: 早稲田大学
• [Presentation] 台湾・九州におけるタカネシオガマ列植物の分布変遷過程の推定 (2017)
  • Author(s): 村山香織, Richard H. Ree, 鍾國芳, 游旨价, 岩崎貴也, 藤井紀行
  • Organizer: 日本植物分類学会第16回大会
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] 海藻類の系統地理学的解析 (2017)
  • Author(s): 小林穂ノ佳, 岩崎貴也, 永野惇, 嶌田智
  • Organizer: 日本植物分類学会第16回大会
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] コアレセントシミュレーションを用いた“満鮮要素”キスミレの分布変遷仮説の検証 (2017)
  • Author(s): 佐多陽奈, 岩崎貴也, 副島顕子, 永野惇, 池田啓, 清水翠, 藤井紀行
  • Organizer: 日本植物分類学会第16回大会
  • Place of Presentation: 京都大学
• [Presentation] ミスミソウの種内多型はどのような歴史的背景で生まれたか：RAD-Seqによるゲノミック系統地理 (2016)
  • Author(s): 岩崎貴也, 永野惇, 工藤洋
  • Organizer: 日本生態学会第63回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 野外における遺伝子発現量の予測 (2016)
  • Author(s): 岩山幸治, 本庄三恵, 岩崎貴也, 永野惇
  • Organizer: 日本生態学会第63回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] ゲノム情報を利用した野生植物の適応力多様性評価 (2016)
  • Author(s): 久保田渉誠, 岩崎貴也, 三浦憲人, 永野惇, 花田耕介, 松葉史紗子, 宮下直, 彦坂幸毅, 伊藤元己, 森長真一
  • Organizer: 日本生態学会第63回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-24
• [Presentation] 植物群集を対象とした遺伝的地域性の保全へ－比較系統地理からのアプローチ (2016)
  • Author(s): 岩崎貴也
  • Organizer: 日本生態学会第63回大会
  • Place of Presentation: 仙台
  • Year and Date: 2016-03-21
  • Invited
• [Presentation] ゲノムワイドSNPによる地域的な遺伝構造と局所適応パターンの解明：コンロンソウを例に (2016)
  • Author(s): 岩崎貴也, 荒木希和子, 永野惇, Renat Sabirov, Karol Marhold, Valentin Yakubov, Jae-Hong Pak, 伊藤元己, 工藤洋
  • Organizer: 日本植物分類学会第15回大会
  • Place of Presentation: 富山
  • Year and Date: 2016-03-08
• [Presentation] AD-Seqを用いた景観ゲノミクス解析：局所適応を地図で予測する (2016)
  • Author(s): 岩崎貴也
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会 シンポジウム「技術革新が拓く植物の自然史」
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
  • Invited
• [Presentation] 満鮮要素植物キスミレのRAD-Seq解析を用いた分子系統地理学的研究 (2016)
  • Author(s): 佐多陽奈, 岩崎貴也, 副島顕子, 池田啓、藤井紀之
  • Organizer: 日本植物学会第80回大会
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター
• [Presentation] RAD-Seq法によるゲノムワイド多型を用いた日本産ミスミソウ属植物についての分子系統地理学的研究 (2015)
  • Author(s): 岩崎貴也, 永野惇, 工藤洋
  • Organizer: 日本植物分類学会第14回大会
  • Place of Presentation: 福島大学
  • Year and Date: 2015-03-07
• [Presentation] Comparative phylogeography of Japanese deciduous broad-leaved forests using geographic information system tools (2015)
  • Author(s): Takaya Iwasaki
  • Organizer: The EAPESP-JSPS Workshop "Contribution of Genetics to Plant Conservation"
  • Place of Presentation: University of Sao Paulo
  • Year and Date: 2015-02-02 – 2015-02-04
• [Book] 地図で分かる樹木の種苗移動ガイドライン「ホオノキ」「ツリバナ・エゾツリバナ」「ウワミズザクラ」「アカシデ」「クマシデ」（該当部分を分担執筆） (2015)
  • Author(s): 岩崎貴也, 村上哲明
  • Total Pages: 13
  • Publisher: 文一総合出版
• [Book] Eco-evolutionary genomic observation for local and global environmental changes. In: Shin-Ichi Nakano, Tetsukazu Yahara, Toru Nakashizuka (eds.) Integrative Observations and Assessments. Chapter 17: 327-337 (2014)
  • Author(s): Shin-Ichi Morinaga*, Takaya Iwasaki*, Yoshihisa Suyama* (*equal contribution)
  • Total Pages: 431
  • Publisher: Springer