全ゲノム情報を用いたヤギの起源と伝播、環境適応形質の包括的解明に向けた先駆的研究
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19K22367
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 42:Veterinary medical science, animal science, and related fields
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| Research Institution | Kobe University |
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Principal Investigator |
万年 英之 神戸大学, 農学研究科, 教授 (20263395)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
笹崎 晋史 神戸大学, 農学研究科, 准教授 (50457115)
米澤 隆弘 東京農業大学, 農学部, 准教授 (90508566)
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| Project Period (FY) |
2019-06-28 – 2022-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2019)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000)
Fiscal Year 2019: ¥3,900,000 (Direct Cost: ¥3,000,000、Indirect Cost: ¥900,000)
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| Keywords | ヤギ / ミトコンドリアDNA / Y染色体由来マーカー / 高密度SNPアレイ / 遺伝的多様性 / 環境適応形質遺伝子 / 伝播 / 起源 / ゲノム情報 / GWAS |
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| Outline of Research at the Start |
ヤギは強健性と環境適応性から世界の大部分の地域で飼育され、地域環境に適応した極めて多様性に富む形質を有するが、これらの遺伝様式や特性は明らかではなく、その起源伝播に関しても完全解明されていない。本研究ではこれらアジア在来ヤギ個体に対する全ゲノム解析による大規模DNAデータを用いて、遺伝的類縁関係と遺伝構造解析を実施し、アジア在来ヤギの伝播経路の全貌と新たな起源地の仮説を検証すること、ヤギの数十におよぶ環境適応形質に対する候補染色体領域・遺伝子をゲノムワイド相関解析(GWAS) を通じて明らかにすることを目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、世界規模で収集されたヤギのDNA試料に対し、全ゲノム解析を用いた大規模DNA情報解析を利用した起源・伝播経路の解明と環境適応形質遺伝子の全貌解明を着想し、その足掛かりとなる包括的研究を実施することを目的とする。
現在ヤギではSNPを検出するツールとして高密度SNPアレイ（GoatSNP50 chip）が開発されている。本年度はこのSNPアレイを用い、アジア10ヵ国11集団（中央アジア：カザフスタン、モンゴル / 東南アジア：フィリピン、ミャンマー、ラオス、ベトナム、カンボジア平地、カンボジア山地 / 南アジア：バングラデシュ、ブータン、ネパール）の在来ヤギサンプル240個体に適用した。その結果、223個体において良好な遺伝子型判定が行われ、この223個体を用いた解析を実施した。遺伝的多様性指数の結果として、算出されたヘテロ接合度(He)は0.2656（カンボジア山地）～0.4067（カザフスタン）、Hoは0.1869（カンボジア山地）～0.4044（カザフスタン）の範囲で確認された。カンボジア山地とフィリピンでは低い値が確認され、これは交通路が乏しいことによる地理的隔離によって最初に移入してきた母数が少なかったという創始者効果の影響が考えられた。次に、Heと家畜化中心地からの距離に対する相関を検討したところ、有意な負の相関が確認された。この結果は、家畜化中心地と言われている肥沃な三角州地帯がヤギの主要な家畜化中心地であることを示唆していた。また、集団の遺伝的構造解析であるAMOVA解析を行ったところ、among populationが9.74％、within populationが90.26％となり、本集団は集団間の分化の程度が低く、分析の対象となった大部分の変異が個体間の差にあるということが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、世界規模で収集されたヤギのDNA試料に対し、全ゲノム解析を用いた大規模DNA情報解析を利用した起源・伝播経路の解明を目的の一つとしている。
2019年度は、予定していたアジア10ヵ国11集団の在来ヤギサンプル240個体に対し、高密度SNPアレイを適用した。その結果、1) 240頭のうち、223個体において良好な遺伝子型判定が得られ、基礎となる大規模DNA情報の収集に成功した。2) 遺伝的多様性指数であるヘテロ接合度(He)を各国ごとに算出し、各国の遺伝的多様性の比較に成功した。3) またそれらの結果から、遺伝的多様性の違いに対する地理的背景などについて考察を行った。4) 遺伝的指数と家畜化中心地からの距離に対する相関解析により、ヤギの家畜化中心地を分子情報から再確認することに成功した。
大規模DNA情報の収集には遺伝子型判定エラーなどが付きまとうが、約93％の個体において目的とする十分なDNA情報を得ることができている。またそれらの大規模DNAデータを用いた解析に着手し、遺伝的多様性の比較とその理由についての考察に成功している。また、集団の遺伝的構造解析にも着手し、集団間の分化の程度や変異の由来についても考察が得られている。
これらの結果は、国際学会である37th International Society for Animal Genetics Conferenceにおいて2課題の発表を行っている。したがって、本年度の研究進捗状況としては概ね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
2020年度は、得られた大規模DNAデータを用いた1) 系統解析（Neighbor-joining treeやNeighbor network）、遺伝構造解析（Admixture解析やSTRUCTURE解析）を予定している。
また2017-2019年度に実施した科学研究費(基盤研究(B)海外学術調査）の「フィリピン・インドネシア島嶼におけるマメヤギの遺伝学的調査研究」と「中央アジアにおけるウシ科，ラクダ科家畜とその近縁種の遺伝資源学的調査研究」において、フィリピン、インドネシア、キルギスなどのDNA賛否ウルが得られたため、これらのサンプルについても2019年度と同様、高密度SNPアレイを用いた解析を予定し、差プルを増加した解析についても着手する。
さらに、これらの高密度SNPアレイ解析に成功すれば、これらのサンプルに付随している形質データとのゲノムワイド相関解析が可能になると考えているので、「肉髭の有無」「角の有無」を対象形質として相関解析を手掛ける予定である。
加えて2019年度までの結果から、特にネパールの在来ヤギはかなり標高差が異なる場所で飼育されており（標高100m~4000m）、ヤギの様々な環境適応形質の責任遺伝子を検討するには適当な対象であると考えている。したがって、高地適応に関する遺伝子多型に対する解析を実施する予定である。現在のところ、EPAS1遺伝子, DSG3遺伝子, KITLG遺伝子, FGF5遺伝子などの遺伝しない多型に着目し、飼育箇所の標高差との相関、関連、頻度分布解析などを実施する予定である。
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Report
(1 results)
Research Products
(6 results)
