Development of plant conservation genetics by discovering hidden linages in New Caledonia using population genomics analysis

Research Project

Project/Area Number	21KK0104
Research Category	Fund for the Promotion of Joint International Research (Fostering Joint International Research (B))
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 39:Agricultural and environmental biology and related fields
Research Institution	Tohoku University
Principal Investigator	陶山佳久東北大学, 農学研究科, 教授 (60282315)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	井鷺裕司京都大学, 農学研究科, 教授 (50325130) 高橋大樹東北大学, 農学研究科, JSPS特別研究員(PD) (50913216) 松尾歩東北大学, 農学研究科, 助教 (90868754)
Project Period (FY)	2021-10-07 – 2027-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥18,850,000 (Direct Cost: ¥14,500,000、Indirect Cost: ¥4,350,000) Fiscal Year 2026: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2025: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2024: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2023: ¥3,770,000 (Direct Cost: ¥2,900,000、Indirect Cost: ¥870,000) Fiscal Year 2022: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000) Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Keywords	分子系統解析 / MIG-seq法 / Acropogon属 / ゲノムワイドSNP分析 / 次世代シーケンシング / 生物多様性ホットスポット / 分子系統地理 / 集団遺伝 / MIG-seq / 絶滅危惧植物
Outline of Research at the Start	生物多様性ホットスポットとして知られるニューカレドニアにおいて、急速に失われつつある自然植生を構成する固有植物の現地分布調査および高精度な集団ゲノミクス解析を実施し、未だに知られていない隠蔽種・亜種・変種・地域系統の存在を効率的に発見する。これにより、植物分類学および進化生物学的成果のみならず、より正確な生物多様性評価のために寄与し、貴重な植物の保全のために貢献する。また、集団ゲノミクス分析技術によって我が国が世界各地の生物多様性保全に貢献する基盤を構築し、将来にわたる継続的な保全遺伝学的プロジェクトを実現するための人材育成を行う。
Outline of Annual Research Achievements	生物多様性ホットスポットとして知られるニューカレドニアにおいて、急速に失われつつある自然植生を構成する固有植物の１群であるAcropogon属の現地分布調査およびDNA分析用試料の採取を行い、それらを対象としたゲノムワイドDNA分析による分子系統解析を実施した。初年度（R3, 2021年度）は新型コロナウイルス感染症の影響を考慮して渡航の計画は立てず、海外共同研究者がすでに保有している乾燥標本等を利用し、予備データとしてのDNA分析およびデータ解析を実施した。令和4（2022）年度は、渡航制限等がほぼなくなった年度末に渡航をすることができ、現地分布調査およびDNA分析用試料の採取を実施することができた。具体的には、ニューカレドニア南部の6箇所において合計6種（および種同定困難な2サンプル）を対象とした集団サンプリングを実施し、合計92サンプルを採取した。また、それとは別に海外共同研究者がすでに採取したサンプルの提供を受けた。これらのサンプルについて、分子系統解析用のMultiplexed ISSR Genotyping by sequencing（MIG-seq）法（Suyama & Matsuki, 2015）を用いたゲノムワイドDNA分析によってデータ取得を行うことができた。データ解析の結果、全体として既知の分類知見にほぼ合致した系統関係が得られたとともに、いくつかの新知見が得られた。現在、この解析結果を形態情報と合わせ、詳細な検討を進めている。なお、このデータ取得は日本側の若手研究者が担当し、対応した海外共同研究者も新たに加わった若手研究者であったため、この分野の未来を担う若手研究者の養成という視点においても十分な成果が得られた。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 1: Research has progressed more than it was originally planned. Reason 令和3年度から4年度前半にかけては新型コロナウイルス感染症の影響を大きく受けることが予想されていたため、渡航計画は立てずに研究を実施した。その後、渡航制限がほぼ解消したため、計画通り年度末には渡航を実施した。海外共同研究者との協働がうまく進み、計画通りの現地分布調査およびDNA分析用試料の採取を実現することができた。さらに、このDNAデータ解析についても迅速に進めることができ、基礎的なデータについてはすでに得ることができた。同時に、得られたデータに関して海外共同研究者との議論も進めることができ、2年目の実施状況としては計画以上の成果だったといえる。
Strategy for Future Research Activity	引き続き新型コロナウイルス感染症の状況次第ではあるが、2023年度からはできるだけ現地へ渡航し、現地分布調査およびDNA分析用試料の採取を実施したいと考えている。特に、これまでの分析結果によって明らかになりつつある新知見を、より確かな成果とするための追加サンプリングを実施する予定である。これにより、少なくともいくつかの系統分類学的な問題の解決に結びつくことは間違いない。これに加え、当該分類群全体の系統関係解明に迫る予定である。万が一、新型コロナウイルス感染症の影響によって渡航できなかった場合には、海外共同研究者によるサンプリングを依頼し、できる限り計画に近づけた作業を進めたいと考えている。