次世代型分子データによる詳細分子生物地理の推定法の開発

• 研究課題/領域番号: 16H02788
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 統計科学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 岸野 洋久 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00141987)
• 研究分担者: 北田 修一 東京海洋大学, 学術研究院, 名誉教授 (10262338)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 15,860千円 (直接経費: 12,200千円、間接経費: 3,660千円); 2018年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2017年度: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2016年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円)
• キーワード: ゲノムビッグデータ / 要約統計量 / 分子進化の中立説 / アレル頻度スペクトル / 多遺伝子系統樹 / 分散分析 / 統計科学 / ゲノム / 進化 / 生態学

研究成果の概要

研究成果の概要（２００字程度）
次世代型分子データは、種内の多様性と種間の多様性をシームレスに、高解像度で表現することを可能とする。私たちは、進化学、集団遺伝学、系統地理学の古典理論を拡張して要約統計量をモデリングする、というアプローチを提案した。アジア・オセアニアに広域に棲息する広食性昆虫ハスモンヨトウの集団ゲノム解析、哺乳類の多遺伝子系統樹と生活史の関連解析を通して手法の有効性を実証した。遺伝子流動の高い海洋生物などを想定し、高解像度に集団構造を検出する方法を提示し、プログラムパッケージを公開した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、人の構築した集団遺伝と分子進化の理論を拡張し、要約統計量を統計的にモデリングするというアプローチを開発した。多遺伝子分子進化速度の分散分析により分子進化と表現型進化を橋渡しするアプローチは、ゲノムと表現型の種間比較の新たな方法を提供する。ハスモンヨトウの分析で観察された広範囲に及ぶ遺伝子流動は、害虫管理方策の策定に有用な情報を提供する。また、哺乳類の生活史の分析から得られた、社会性や一夫一婦制では全般に機能的な制約が緩むこと、社会性については脳や神経系に携わる遺伝子が予測因子として抽出されるなどの結果は、行動の遺伝的背景を理解する上でも示唆を与えるものと思われる。

研究成果

• [雑誌論文] Stochastic variational inference for Bayesian phylogenetics: A case of CAT model (2019)
  • 著者名/発表者名: Dang, T. T. and Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 36 号: 4 ページ: 825-833
  • DOI: 10.1093/molbev/msz020
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rigorous monitoring of a large-scale marine stock enhancement program demonstrates the need for comprehensive management of fisheries and nursery habitat (2019)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Nakajima, K., Hamasaki, K., Shishidou, H., Waples, R. S., & Kishino, H.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 9 号: 1 ページ: 5292-5292
  • DOI: 10.1038/s41598-019-39050-3
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A new approach for comprehensively describing heterogametic sex chromosomes (2018)
  • 著者名/発表者名: Li, S., Ajimura, M., Chen, Z., Liu, J., Chen, E., Guo, H., Tadapatri, V., Reddy, C. G., Zhang, J., Kishino, H., Abe, H., Xia, Q., Arunkumar, K. P., and Mita, K.
  • 雑誌名: DNA Research 巻: 25 号: 4 ページ: 375-382
  • DOI: 10.1093/dnares/dsy010
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The empirical Bayes estimators of fine-scale population structure in high gene flow species. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Nakamichi, R., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Molecular Ecology Resources 巻: accepted 号: 6 ページ: 1210-1222
  • DOI: 10.1111/1755-0998.12663
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genomic adaptation to polyphagy and insecticides in a major East Asian noctuid pest (2017)
  • 著者名/発表者名: Cheng, T, Wu, J. et al
  • 雑誌名: Nature Ecology and Evolution 巻: 1 号: 11 ページ: 1747-1756
  • DOI: 10.1038/s41559-017-0314-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Rates of molecular evolution suggest natural history of life history traits and a post-K-Pg nocturnal bottleneck of Placentals (2017)
  • 著者名/発表者名: Wu, J., Yonezawa, T., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 27 号: 19 ページ: 3025-3033
  • DOI: 10.1016/j.cub.2017.08.043
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Population structure and persistence of Pacific herring following the Great Tohoku earthquake. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kitada, S., Yoshida, R., Fujita, T., Hamasaki, K., Nakamichi, R., and Kishino, H.
  • 雑誌名: Conservation Genetics 巻: 18 号: 2 ページ: 423-437
  • DOI: 10.1007/s10592-016-0918-2
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Expression map of a complete set of gustatory receptor genes in chemosensory organs of Bombyx mori (2017)
  • 著者名/発表者名: Guo, H., Cheng, T., Chen, Z., Jiang, L., Guo, Y., Liu, J., Li, S., Taniai, K., Asaoka, K., Kadono-Okuda, K., Arunkumar, K. P., Wu, J., Kishino, H., Zhang, H., Seth, R. K., Gopinathan, K. P., Montagne, N., Jacquin-Joly, E., Goldsmith, M. R., Xia, Q., and Mita, K.
  • 雑誌名: Insect Biochem. Mol. Biol. 巻: 82 ページ: 74-82
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2017.02.001
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Phylogenomics and morphology of extinct paleognaths reveal the origin and evolution of the ratites (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yonezawa, Takahiro Segawa, Hiroshi Mori, Paula F. Campos, Yuichi Hongoh et al.,
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 27 号: 1 ページ: 68-77
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.10.029
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [学会発表] Bridging molecular evolution and phenotypic evolution (2018)
  • 著者名/発表者名: Kishino, H.
  • 学会等名: University of Linz
  • 招待講演
• [学会発表] Stochastic variational inference of mixture models in phylogenetics. (2018)
  • 著者名/発表者名: Dang, T. and Kishino, H.
  • 学会等名: 統計関連学会連合大会.
• [学会発表] Stochastic Variational Inference of Mixture Models in Phylogenetics (2018)
  • 著者名/発表者名: Dang, T. and Kishino, H.
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] Fast approximate inference for phylogenetic reconstruction via stochastic variational inference in large data sets (2018)
  • 著者名/発表者名: Dang, T. and Kishino, H.
  • 学会等名: Society of Molecular Biology and Evolution.
  • 国際学会
• [学会発表] Rates of molecular evolution suggest life history and a post-K-Pg nocturnal bottleneck of Placentals (2018)
  • 著者名/発表者名: Wu, J., Yonezawa, T., and Kishino, H.
  • 学会等名: Society of Molecular Biology and Evolution.
  • 国際学会
• [学会発表] 分子進化速度が語るもの (2018)
  • 著者名/発表者名: 岸野洋久
  • 学会等名: 日本計量生物学会
  • 招待講演
• [学会発表] 分子系統と地誌から辿る日本の淡水魚類相の形成過程とそれに関与した大陸産魚種 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岡崎登志夫, 谷口昇志, 指田昌樹, 田祥麟, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 大陸からの侵入淡水魚による置き換りの推定: 分子系統地理的前向きシミュレーションによるアプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口昇志, 指田昌樹, 岡崎登志夫, 田祥麟, Bertl, J., Futschik, A., 岸野洋久
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] 大陸からの侵入時期の魚種間共通性と個別性：分子進化速度の種間分布によるアプローチ (2017)
  • 著者名/発表者名: 指田昌樹, 岡崎登志夫, 谷口昇志, 田祥麟, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Gene-by-branch analysis of evolutionary rates predict times, traits and genes of ecological importance (2017)
  • 著者名/発表者名: 呉佳齊, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本生態学会
  • 発表場所: 早稲田大学, 東京都新宿区
  • 年月日: 2017-03-14
• [学会発表] Spatio-temporal modeling to measure viral adaptation and community diversity (2017)
  • 著者名/発表者名: Kishino, H.
  • 学会等名: International Conference on Bioinformatics and Biostatistics for Agriculture
  • 発表場所: University of Rajshahi, Rajshahi, Bangladesh
  • 年月日: 2017-01-20
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Natural history of life history traits and a post-K-Pg nocturnal bo8leneck of Placentals implicated by neutral theory (2017)
  • 著者名/発表者名: Wu, J., Yonezawa, T., and Kishino, H.
  • 学会等名: EMBL Conference Mammalian Genetics and Genomics
  • 国際学会
• [学会発表] Natural history of life history traits and a post-K-Pg nocturnal bo8leneck of Placentals implicated by neutral theory (2017)
  • 著者名/発表者名: 呉佳齊, 米澤隆弘, 岸野洋久
  • 学会等名: 統計関連学会連合大会
• [学会発表] 分子進化速度が語る動物行動の進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 呉佳齊, 米澤隆弘, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本行動計量学会
• [学会発表] Natural history of life history traits and a post-KPg nocturnal bottleneck of Placentals: Implications from neutral theory (2017)
  • 著者名/発表者名: 呉佳齊, 米澤隆弘, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 同一種内の淡水魚の個体群間の置き換わりで生じる地理的分断の検出 (2017)
  • 著者名/発表者名: 谷口昇志, 岡崎登志夫, Bertl, J., Futschik, A., 岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] Inter-specific genome wide association study and prediction of ecotype (2016)
  • 著者名/発表者名: 呉佳齊, 岸野洋久
  • 学会等名: 統計関連学会連合大会
  • 発表場所: 金沢大学. 石川県金沢市
  • 年月日: 2016-09-04
• [学会発表] 分子系統と地誌から見る淡水魚の大陸から日本への侵入パターンと国内での拡散・置き換り (2016)
  • 著者名/発表者名: 岡崎登志夫, 谷口昇志, 田祥麟, 岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京都目黒区
  • 年月日: 2016-08-25
• [学会発表] 淡水魚の侵入、拡散、置き換りの推定; ベイズ法及びシミュレーションをベースとしたアプローチ (2016)
  • 著者名/発表者名: 谷口昇志, 岡崎登志夫, Jeon, S.-R., Bertl, J., Futschik, A., 岸野洋久
  • 学会等名: 日本進化学会
  • 発表場所: 東京工業大学, 東京都目黒区
  • 年月日: 2016-08-25
• [図書] Tree Evaluation and Robustness Testing. In Encyclopedia of Bioinformatics and Computational Biology (edited by Ranganathan, S., Nakai, K., Schönbach, C., and Gribskov, M.). Pp. 736-745 (2019)
  • 著者名/発表者名: Mariadassou, M, Bar-Hen, A. and Kishino, H.
  • 総ページ数: 3284
  • 出版者: Academic Press
  • ISBN: 0128114142