非モデル生物におけるゲノム解析法の確立

• 研究領域: 複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
• 研究課題/領域番号: 22128008
• 研究種目: 新学術領域研究(研究領域提案型)
• 配分区分: 補助金
• 審査区分: 生物系
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 西山 智明 金沢大学, 学際科学実験センター, 助教 (50390688)
• 研究分担者: 重信 秀治 基礎生物学研究所, 生物機能解析センター, 特任准教授 (30399555) ; 門田 幸二 東京大学, 大学院農学生命科学研究科, 特任准教授 (60392221)
• 連携研究者: 笠原 雅弘 東京大学, 新領域創成科学研究科, 講師 (60376605)
• 研究協力者: 山口 勝司
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 110,240千円 (直接経費: 84,800千円、間接経費: 25,440千円); 2014年度: 20,670千円 (直接経費: 15,900千円、間接経費: 4,770千円); 2013年度: 21,580千円 (直接経費: 16,600千円、間接経費: 4,980千円); 2012年度: 22,620千円 (直接経費: 17,400千円、間接経費: 5,220千円); 2011年度: 22,360千円 (直接経費: 17,200千円、間接経費: 5,160千円); 2010年度: 23,010千円 (直接経費: 17,700千円、間接経費: 5,310千円)
• キーワード: アセンブリー / ゲノム / トランスクリプトーム / 遺伝子発現比較 / ゲノムアセンブリ / 遺伝学的地図 / RNA-seq / 計数比較 / ゲノムアセンブリー / 単分子シーケンサー / トランスクリプトーム解析 / 発現定量 / 一塩基多 / ヒメツリガネゴケ / アブラムシ / 遺伝子発現変動

研究成果の概要

非モデル生物において、複合適応形質を特定出来るようにするため、ゲノム解析、トランスクリプトーム解析、アノテーション、遺伝子発現比較の手法を開発した。新規ゲノム解析において、大インサート長のメイトペアライブラリー作成技術を確立しMbレベルのスキャフォールドが得られるようになり、長リードデータを出力する単一分子シーケンサーの出力のエラー補正を行って100kb以上のContig長が得られるようになった。また、遺伝子発現比較のため新規の計数正規化法を開発してRパッケージTCCとして公開し普及させた。

研究成果

• [雑誌論文] Cockroach GABAB receptor subtypes: molecular characterization, pharmacological properties and tissue distribution. (2015)
  • 著者名/発表者名: Blankenburg S, Balfanz S, Hayashi Y, Shigenobu S, Miura T, Baumann O, Baumann A, Blenau W
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 88 ページ: 134-144
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2014.08.022
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Evolutionary History of Termites as Inferred from 66 Mitochondrial Genomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Bourguignon T, Lo N, Cameron SL, Sobotnik J, Hayashi Y, Shigenobu S, Watanabe D, Roisin Y, Miura T, Evans TA
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 32 ページ: 406-421
  • DOI: 10.1093/molbev/msu308
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] WOX13-like genes are required for the initiation of apical stem cells from differentiated leaf cells in the moss Physcomitrella patens (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita, A, Hove, C.A., Tabata, R., Yamada, M., Shimizu, N., Ishida, T., Yamaguchi K., Shigenobu, S., Takebayashi, Y., Iuchi, S., Kobayashi, M., Kurata, T., Wada, T., Seo, M., Hasebe, M., Bilou, I., Fukuda, H., Scheres, B., Heidstra, R., Sawa, S.
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 1660-1670
  • DOI: 10.1242/dev.113167
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Mutations in plastidial 5-aminolevulinic acid biosynthesis genes suppress pleiotropic defect in shoot development of mitochondrial GABA shunt mutant in Arabidopsis. (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyokura, K., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Fukaki, H., Tatematsu, K., and Okada, K.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 56 ページ: 1229-1238
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv050
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMDA receptor activation on the upstream of methyl farnesoate signaling for short-day induced male offspring production in water flea Daphnia pulex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Yukiko Ogino, Norihisa Tatarazako, Shinichi Miyagawa, Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Genomics. 巻: 16 ページ: 1392-1392
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1392-9
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An Arabidopsis thaliana copper-sensitive mutant suggests a role of phytosulfokine in ethylene production. (2015)
  • 著者名/発表者名: Tao Wu, Takehiro Kamiya, Hiroko Yumoto, Naoyuki Sotta, Yamaguchi Katsushi, Shuji Shigenobu, Yoshikatsu Matsubayashi and Toru Fujiwara
  • 雑誌名: J Exp Bot 巻: 66 ページ: 3657-3667
  • DOI: 10.1093/jxb/erv105
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Performance comparison of second- and third-generation sequencers using a bacterial genome with two chromosomes (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto M, Motooka D, Gotoh K, Imai T, Yoshitake K, Goto N, Iida T, Yasunaga T, Horii T, Arakawa K, Kasahara M, Nakamura S.
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 15 ページ: 699-699
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-699
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Methylome diversification through changes in DNA methyltransferase sequence specificity (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshikazu Furuta, Hiroe Namba-Fukuyo, Tomoko F. Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Yutaka Suzuki, Sumio Sugano, Mitsuyasu Hasebe, Ichizo Kobayashi
  • 雑誌名: PLoS genetics 巻: 10(4)
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004272
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of extreme desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • 著者名/発表者名: Gusev O. Okuda T, Kikawada T etal.,
  • 雑誌名: Nature communications 巻: 5 ページ: 4784-4784
  • DOI: 10.1038/ncomms5784
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of new PCR primers by comparative genomics for the detection of Helicobacter suis in gastric biopsy specimens. (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui H, Takahashi T, Yamagata-Murayama S, Uchiyama I, Yamaguchi K, Shigenobu S, Matsumoto T, Kawakubo M, Ota H, Osaki T, Kamiya S, Takahashi S, Nakamura S, Nakamura M
  • 雑誌名: Helicobacter 巻: in press ページ: 260-271
  • DOI: 10.1111/hel.12127
  • 査読あり
• [雑誌論文] WOX13-like genes are required for reprogramming of leaf and protoplast cells into stem cells in the moss Physcomitrella patens (2014)
  • 著者名/発表者名: Keiko Sakakibara, Pascal Reisewitz, Tsuyoshi Aoyama, Thomas Friedrich, Sayuri Ando, Yoshikatsu Sato, Yosuke Tamada, Tomoaki Nishiyama, Yuji Hiwatashi, Tetsuya Kurata, Masaki Ishikawa, Hironori Deguchi, Stefan A. Rensing, Wolfgang Werr, Takashi Murata, Mitsuyasu Hasebe, Thomas Laux
  • 雑誌名: Development 巻: 141 ページ: 1660-1670
  • DOI: 10.1242/dev.097444
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Whole-Genome Sequence of Burkholderia sp. Strain RPE67, a Bacterial Gut Symbiont of the Bean Bug Riptortus pedestris (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshita K., Shibata T. F., Nikoh N., Yamaguchi K., Nishiyama T., Hasebe M., Fukatsu T., Shigenobu S., Kikuchi Y.
  • 雑誌名: Genome announcements 巻: 2(3)
  • DOI: 10.1128/genomea.00556-14
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of an Arabidopsis mutant with altered localization of NIP5;1, a plasma membrane boric acid channel, reveals the requirement for D-galactose in endomembrane organization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara, M., Wang, S., Kamiya, T., Shigenobu, S., Yamaguchi, K., Fujiwara, T., Naito, S., and Takano, J.
  • 雑誌名: Plant Cell Physiol. 巻: 55 ページ: 704-14
  • DOI: 10.1093/pcp/pct191
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sex chromosome turnover contributes to genomic divergence between incipient stickleback species. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yoshida, K., Makino, T., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., Hasebe, M., Kawata, M., Kume, M., Mori, S., Peichel, C.L., Toyoda, A., et al.
  • 雑誌名: PLOS Genetics 巻: 10
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004223
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of gene expression of Paramecium bursaria with and without Chlorella variabilis symbionts. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kodama, Y., Suzuki, H., Dohra, H., Sugii, M., Kitazume, T., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., and Fujishima, M.
  • 雑誌名: BMSC Genomics 巻: 15 ページ: 183-183
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-183
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] TCC: an R package for comparing tag count data with robust normalization strategies (2013)
  • 著者名/発表者名: Sun, J., Nishiyama, T., Shimizu, K., and Kadota, K.
  • 雑誌名: Bioinformatics 巻: 14 ページ: 219-219
  • DOI: 10.1186/1471-2105-14-219
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of Burkholderia sp. Strain RPE64, Bacterial Symbiont of the Bean Bug Riptortus pedestris (2013)
  • 著者名/発表者名: Shibata T., Maeda T., Nikoh N., Yamaguchi K., Oshima K., Hattori M., Nishiyama T., Hasebe M., Fukatsu T., Kikuchi Y., Shigenobu S.
  • 雑誌名: Genome announcements 巻: 1(4)
  • DOI: 10.1128/genomea.00441-13
  • 査読あり / オープンアクセスとしている / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] TOO MUCH LOVE, a novel kelch repeat-containing F-box protein, functions in the long-distance regulation of the legume-Rhizobium symmbiosis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Takahara, M., Magori, S., Soyano, T., Okamoto, S., Yoshida, C., Yano, K., Sato, S., Tabata, S., Yamaguchi, K., Shigenobu, S., et al
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology Rapid paper 巻: 54 ページ: 433-437
  • DOI: 10.1093/pcp/pct022
  • 査読あり
• [雑誌論文] The draft genomes of soft-shell turtle and green sea turtle yield insights into the development and evolution of the turtle#8211;specific body plan (2013)
  • 著者名/発表者名: Wang, Z., Pascual-Anaya, J., Zadissa, A., Li, W., Niimura, Y., Huang, Z., Li, C., White, S., Xiong, Z., Fang, D., et al.
  • 雑誌名: Nature Genet. 巻: 45 ページ: 701-706
  • DOI: 10.1038/ng.2615
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Construction and characterization of normalized cDNA libraries by 454 pyrosequencing and estimation of DNA methylation levels in three distantly related termite species. (2013)
  • 著者名/発表者名: Hayashi Y, Shigenobu S, Watanabe D, Toga K, Saiki R, Shimada K, Bourguignon T, Lo N, Hojo M, Maekawa K, Miura T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 8
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0076678
  • 査読あり / オープンアクセスとしている
• [雑誌論文] Aphids evolved novel secreted proteins for symbiosis with bacterial endosymbiont (2013)
  • 著者名/発表者名: Shigenobu, S. and Stern, D
  • 雑誌名: Proceedings of the Royal Society B: Biological Sciences 巻: 280 ページ: 20121952-20121952
  • DOI: 10.1098/rspb.2012.1952
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of an EMS-induced causal mutation in a gene required for boron-mediated root development by low-coverage genome re-sequencing in Arabidopsis. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tabata, R.,et al.
  • 雑誌名: Plant Signaling & Behavior 巻: 8
  • DOI: 10.4161/psb.22534
  • 査読あり
• [雑誌論文] A normalization strategy for comparing tag count data. (2012)
  • 著者名/発表者名: Kadota K., Nishiyama T., Shimizu K.
  • 雑誌名: Algorithms for Molecular Biology 巻: 7 ページ: 5-5
  • DOI: 10.1186/1748-7188-7-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Digital gene expression profiling by 5'-end sequencing of cDNAs during reprogramming in the moss Physcomitrella patens. (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama T., Miyawaki K., Ohshima M., Thompson K., Nagashima A., Hasebe M., Kurata T
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0036471
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration and characterization of genes involved in the synthesis of terpenoid defense secretion in nasute termite soldiers. (2012)
  • 著者名/発表者名: Hojo M., Maekawa K., Saitoh S., Shigenobu S., Miura T., Hayashi Y., Tokuda G., Maekawa H
  • 雑誌名: Insect Molecular Biology 巻: 21 ページ: 545-557
  • DOI: 10.1111/j.1365-2583.2012.01162.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Selaginella genome identifies genetic changes associated with the evolution of vascular plants (2011)
  • 著者名/発表者名: Banks, et al
  • 雑誌名: Science 巻: 332 ページ: 960-963
  • DOI: 10.1126/science.1203810
  • 査読あり
• [雑誌論文] Evaluating methods for ranking differentially expressed genes applied to microArray quality control data (2011)
  • 著者名/発表者名: Kadota K and Shimizu K
  • 雑誌名: BMC Bioinformatics 巻: 12 ページ: 227-227
  • DOI: 10.1186/1471-2105-12-227
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genomic revelations of a mutualism: the pea aphid and its obligate bacterial symbiont (2011)
  • 著者名/発表者名: Shigenobu, S. and Wilson, A. C.
  • 雑誌名: Cellular and Molecular Life Sciences : CMLS 巻: 68 ページ: 1297-1297
  • DOI: 10.1007/s00018-011-0645-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Physcomitrella cyclin-dependent kinase A links cell cycle reactivation to other cellular changes during reprogramming of leaf cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Ishikawa, M., Murata, T., Sato, Y., Nishiyama, T., Hiwatashi, Y., Imai, A., Kimura, M., Sugimoto, N., Akita, A., Oguri, Y. et al.
  • 雑誌名: Plant Cell 巻: 23 ページ: 2924-2938
  • DOI: 10.1105/tpc.111.088005
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome expansion and differential expression of amino acid transporters at the aphid/Buchnera symbiotic interface (2011)
  • 著者名/発表者名: Price, D. R., Duncan, R. P., Shigenobu, S. and *Wilson, A. C.
  • 雑誌名: Mol Biol Evol 巻: 28 ページ: 3113-3126
  • DOI: 10.1093/molbev/msr140
  • 査読あり
• [学会発表] Optimization of Procedures of Genomic DNA Preparation in Diverse Organisms for Single Molecule Real-Time Sequencing. (2013)
  • 著者名/発表者名: Tomoko Shibata, Tomoaki Nishiyama, Shuji Shigenobu, Mitsuyasu Hasebe
  • 学会等名: The 14th annual Advances in Genome Biology and Technology (AGBT) meeting
  • 発表場所: フロリダ (Marco Island Marriott Resort & Golf Club))
• [学会発表] Rでトランスクリプトーム解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 学会等名: HPCI チュートリアルセミナー
  • 発表場所: 東京 (産総研臨海副都心センター別館８階)
  • 招待講演
• [学会発表] 食品機能解析研究とバイオインフォマティクス (2013)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 学会等名: 日本農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 仙台 (東北大学川内北キャンパス)
  • 招待講演
• [学会発表] 様々な実験デザインに対応した頑健なRNA-seq発現変動解析パイプラインTCCの開発 (2013)
  • 著者名/発表者名: 孫建強, 西山智明, 清水謙多郎, 門田幸二
  • 学会等名: 第36回日本分子生物学会年会
  • 発表場所: 神戸ポートアイランド
  • 年月日: 2013-12-03 – 2013-12-06
• [学会発表] ゲノムに刻まれた食虫植物の進化 (2013)
  • 著者名/発表者名: (12)福島健児, Likai Mao, 今井飛将, 西山智明, 野澤昌文, 住川直美, 笠原雅弘, 柴田朋子, 重信秀治, Xiaodong Fang, 長谷部光泰
  • 学会等名: NGS現場の会第三回研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2013-09-04 – 2013-09-05
• [学会発表] 第二世代シークエンサーによる高密度の遺伝学的地図作成法 ヒメツリガネゴケへの適用例 (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌田寛彬, 笠原雅弘, 長谷部光泰, 西山智明
  • 学会等名: NGS現場の会第三回研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2013-09-04 – 2013-09-05
• [学会発表] 1分子シークエンサーを用いた非モデル生物の de novo ゲノム解析の現状 (2013)
  • 著者名/発表者名: 柴田朋子, 西山智明, 重信秀治, 長谷部光泰
  • 学会等名: NGS現場の会第三回研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2013-09-04 – 2013-09-05
• [学会発表] TCC: 頑健な正規化法を実装した発現変動解析用 R パッケージ (2013)
  • 著者名/発表者名: 孫建強, 西山智明, 清水謙多郎, 門田幸二
  • 学会等名: NGS現場の会第三回研究会
  • 発表場所: 神戸国際会議場
  • 年月日: 2013-09-04 – 2013-09-05
• [学会発表] Digital gene expression profiling by 5’-end sequencing of cDNAs during (2012)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Nishiyama, Kaori Miyawaki, Masumi Ohshima, Kari Thompson, Akitomo Nagashima, Mitsuyasu Hasebe & Tetsuya Kurata
  • 学会等名: moss2012
  • 発表場所: ニューヨーク (ニューヨーク植物園)
• [学会発表] １分子シークエンシングを用いた共生生物ゲノムのde novo アセンブリ (2012)
  • 著者名/発表者名: 柴田朋子、前田太郎、西山智明、菊池義智、重信修治、深津武馬、長谷部光泰
  • 学会等名: 日本進化学会第１４回東京大会
  • 発表場所: 東京 (首都大学東京)
• [学会発表] Closterium and Chara genome and transcriptome analyses (2012)
  • 著者名/発表者名: Jun Abe, Hidetoshi Sakayama, Yutaka Suzuki, Atsushi Toyoda, Yuki Tsuchikane, Hiroyuki Sekimoto and Tomoaki Nishiyama
  • 学会等名: Plant and Animal Genomes XX
  • 発表場所: Towns & Country, San Diego (USA)
  • 招待講演
• [学会発表] 次世代シーケンサーデータのde novo アセンブリー解析 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西山智明，阿部淳，土金勇樹，坂山英俊，関本弘之
  • 学会等名: 第５３回植物生理学会年会
  • 発表場所: 京都産業大, 京都
• [学会発表] Land Plant Evolution Learnt from Moss and Lycophyte Genomes (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Nishiyama
  • 学会等名: SMBE2011
  • 発表場所: Kyoto Univ, Kyoto
  • 招待講演
• [学会発表] Next Generation Sequencing Technologies for Identification of Molecular Basis of Complex Adaptive Traits (2011)
  • 著者名/発表者名: Tomoaki Nishiyama
  • 学会等名: The 20th CDB Meeting : Molecular Bases for Evolution of Complex Traits
  • 発表場所: 理研神戸研究所(兵庫県)(招待講演)
  • 年月日: 2011-02-24
• [学会発表] RNAseqによる定量的解析とqPCR、マイクロアレイなどとの比較 (2010)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 学会等名: 新学術領域研究「複合適応形質進化の遺伝子基盤解明」・複合適応形質進化インフォマティクスオープンセミナー
  • 発表場所: 金沢大学(石川県)
  • 年月日: 2010-12-28
• [学会発表] Genomic revelations of a mutualism : the pea aphid and its obligate bacterial symbiont (2010)
  • 著者名/発表者名: Shuji Shigenobu
  • 学会等名: Memorial Symposium for the 26th International Prize for Biology "Biology of Symbiosis"-Celebrating Dr.Nancy Moran
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)(招待講演)
  • 年月日: 2010-12-07
• [学会発表] 非モデル生物のゲノム解読と責任遺伝子同定の展望 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西山智明
  • 学会等名: 公開シンポジウム「複合適応形質の進化」
  • 発表場所: 東京大学(東京都)
  • 年月日: 2010-09-17
• [学会発表] トランスクリプトーム解析の一手段としての次世代シーケンサーデータ解析～実演を中心に～ (2010)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 学会等名: 日本バイオインフォマティクス学会・第2回アグリバイオインフォマティクス研究会
  • 発表場所: 琉球大学(沖縄県)
  • 年月日: 2010-09-17
• [図書] トランスクリプトーム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 「非モデル植物におけるNGSを用いたゲノム統合解析」(菅野純夫、鈴木穣 監『次世代シーケンサー』) (2012)
  • 著者名/発表者名: 西山智明、長谷部光泰
  • 出版者: 学研メディカル秀潤社
• [備考] HOWTO
  • URL: http://koke.asrc.kanazawa-u.ac.jp/HOWTO/
• [備考] (Rで)塩基配列解析
  • URL: http://www.iu.a.u-tokyo.ac.jp/~kadota/r_seq.html
• [備考] (Rで)塩基配列解析
  • URL: http://www.iu.a.u-tokyo.ac.jp/~kadota/r_seq.html