| Project/Area Number |
23K18530
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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 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
内海 俊介 北海道大学, 地球環境科学研究院, 教授 (10642019)
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| Project Period (FY) |
2023-06-30 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
Fiscal Year 2024: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,210,000 (Direct Cost: ¥1,700,000、Indirect Cost: ¥510,000)
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| Keywords | 迅速な進化 / 進化的救助 / ミュゼオミクス / 徘徊性昆虫 / 温暖化 / 標本 / ゲノミクス |
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| Outline of Research at the Start |
分布シフトと局所適応は気候変動に対して相互に関わり合いながら同時に発生しうる事象だが、これらの過程の相互作用や相対的重要性は分かっていない。そこで、広域長期モニタリングで集積された標本を用いて、地球気候変動と、高温ストレス耐性や分散・生活史形質に関わる対立遺伝子頻度の時空間変化、および集団構造の変化を関連づけて解析し、気候変動に対する局所適応と分布シフトの遺伝基盤と総合的な時空間動態を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
標本データの解析：20年間に日本各地から収集され収蔵されたクロツヤヒラタゴミムシ（以下ゴミムシ）標本合計1750個体以上についてデジタル画像化を完了した。全画像データから各個体の体長および頭・胸・腹長データを抽出し終えた。時系列データ解析を行い、体サイズ緯度勾配について回帰係数が年々変化していること、各集団の体サイズ変化に温度依存性があること、体サイズの年変化パターンがある時期を境に変化する変化点があること、などが明らかになった。さらに、シカ密度などの関連環境データを集積した。
現生個体群の調査：現生個体群の温暖化応答を明らかにするため、宮城県にてゴミムシ生体のサンプルを得た。さらに、森林における環境改変として問題となっているシカの下層植生の撹乱が、ゴミムシの生育へ影響しているかを検討するために、苫小牧研究林のシカ排除区とシカ導入区に温度ロガーを設置した。
現生個体の冬季温暖化への応答解明：ゴミムシ生体を異なる温度条件におき、温度適応と異なる温度条件下で発現に違いのある遺伝子群を探索することを目的として飼育実験を行った。採集したゴミムシ成虫について、飼育温度条件の違いによって生存日数や産卵数が異なることが明らかになった。成虫の繁殖実験から計460個体の新規幼虫を得て、4つの温度条件に一定時間暴露したあとに高温・低温条件下に固定した。これによって、冬季環境を模した温度環境における幼虫飼育実験を開始し、半年間持続させ、温暖化による遺伝子発現の違いを検証するためのサンプルを得られた。
ドラフトゲノムの改良：これまでに作成したドラフトゲノムの品質向上を目指し、さらなる実験を行った。より高収量で高品質の長鎖断片を取得するために実験プロトコルを修正してゲノムDNA抽出を行い、ナノポア・シーケンスを再度実施した。
標本試料を活用して外来昆虫の近年の新たなハビタットシフトについて明らかにした。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
おおむね計画通りに進んでいるが、ドラフトゲノム配列の改良を行ったため、ゲノム解析の進行においてやや遅れている。
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| Strategy for Future Research Activity |
温度処理をした現生個体のRNA-seqを実施できる状態が整っているため、これを実施し、高温条件に対して発現が応答する遺伝子群を探索する。
標本からのDNA抽出が完了しているため、上記の遺伝子群を対象に変異解析を行う。
過去の環境条件データを用いて、体サイズの年変化を駆動する要因についてのモデリングを行う。
以上から、この20年の間の体サイズ変化の進化動態について解明する。
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