How species diversity is determined?: eco-genomics for the evolutionary community ecology of a predator-prey system

Research Project

Project/Area Number	18H04010
Research Category	Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
Allocation Type	Single-year Grants
Section	一般
Review Section	Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	曽田貞滋京都大学, 理学研究科, 教授 (00192625)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	池田紘士弘前大学, 農学生命科学部, 准教授 (00508880)
Project Period (FY)	2018-04-01 – 2023-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2020)
Budget Amount *help	¥44,070,000 (Direct Cost: ¥33,900,000、Indirect Cost: ¥10,170,000) Fiscal Year 2021: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000) Fiscal Year 2020: ¥8,190,000 (Direct Cost: ¥6,300,000、Indirect Cost: ¥1,890,000) Fiscal Year 2019: ¥11,440,000 (Direct Cost: ¥8,800,000、Indirect Cost: ¥2,640,000) Fiscal Year 2018: ¥12,090,000 (Direct Cost: ¥9,300,000、Indirect Cost: ¥2,790,000)
Keywords	種多様性 / 捕食者-被食者系 / 適応進化 / ゲノム / 群集構造 / 捕食者ー被食者系 / オサムシ / フトミミズ科 / 捕食者・被食者 / 生態ゲノミクス / 形質進化
Outline of Annual Research Achievements	（１）オオオサムシ亜属における体サイズ変異の遺伝的基盤：全ゲノム配列解読と体サイズQTLの研究を行ったヒメオサムシについて，種内体サイズ変異の遺伝的基盤をさらに探求するために，Nanopore MinIONとHiSeqXによるシーケンスを行い，アセンブルを行ってより精度の高い全ゲノム配列を得た．一方，九州北部５集団（大型３集団、小型２集団）から得た合計20個体をリシーケンスした．このデータをGenome wide association mappingによって解析し，体サイズ変異の原因変異（SNP）を探索した．（２）オオオサムシ亜属における交尾器形態種間差の遺伝的基盤：交尾器の種間差をもたらす発生遺伝的過程を解明するために，交尾器形態差が大きい近縁種，アオオサムシ，シズオカオサムシ，カケガワオサムシ，ミカワオサムシの幼虫を飼育し，蛹の時期にRNAlaterで固定し，交尾器部分から得たmRNAについてRNAseqを行った．RNAseqデータに基づく遺伝子発現解析の参照ゲノム配列を構築するため，ミカワオサムシのゲノムをPromethIONとHiSeqXによってシーケンスした．（３）フトミミズ科群集の調査：日本各地におけるフトミミズ科群集の種構成を調べるために，北海道13箇所，東北13箇所，関東2箇所，東海4箇所，近畿3箇所，中国3箇所において採集を行った．（４）フトミミズ科の全ゲノム配列解読・トランスクリプトーム解析：フトミミズ科の代表としてヒトツモンミミズを選び，Nanopore MinIONによるロングリードシーケンスおよびIllumina HiSeqXによるショットガンシーケンスを行った．得られたデータについてアセンブルを行なった．また，ヒトツモンミミズ，アオキミミズ，フキソクミミズからRNAを採取し，HiSeqXによるシーケンスを行い，得られたデータをアセンブルした．
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason オオオサムシ亜属のゲノム解析，トランスクリプトーム解析に関しては，データ取得が行われ，解析が進んでいる．また，フトミミズ科の野外サンプリングが広範に行われ，多数のDNA分析標本が蓄積された．日本産フトミミズ科の系統解析も進み，ヒトツモンミミズのゲノム解読も着手できた．
Strategy for Future Research Activity	（１）オオオサムシ亜属における種分化と種の同所的共存を促進する鍵形質の進化機構オオオサムシ亜属の種群ごとの代表種の全ゲノム配列を解読し，体サイズ，交尾器形態の種群間の多様化に関わるゲノム進化を解明する．イワワキオサムシ・アオオサムシ種群内の交尾器形態の多様化について，種間のゲノム配列比較，遺伝子発現比較により，交尾器形態変異のゲノム基盤（責任遺伝子，遺伝子発現ネットワーク）を明らかにする．（２）フトミミズ科の種多様性解明と体サイズ進化過程国内各地でのDNA分析用標本の採集を継続し，COI遺伝子によるバーコーディング，28SrDNAでの系統解析を行う．さらにDNA分類で判別した種に関して，全ミトゲノム配列等による系統解析を行い，種の系統樹を作成する．得られた系統樹と形態分類の情報を合わせて種分化過程を解明し，体サイズ，地理的分布の情報を系統樹上に入れて，形質進化とフトミミズ科群集の形成過程を明らかにする．