博物館標本から得られるDNAのビッグデータによる腹足類の多様性進化ダイナミックス

• 研究課題/領域番号: 19K12424
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分64040:自然共生システム関連
• 研究機関: 和歌山工業高等専門学校
• 研究代表者: スティアマルガ デフィン 和歌山工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (50625259)
• 研究分担者: 佐々木 猛智 東京大学, 総合研究博物館, 准教授 (70313195)
• 研究期間 (年度): 2019-04-01 – 2024-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2023年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2021年度: 910千円 (直接経費: 700千円、間接経費: 210千円); 2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2019年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: ミュゼオミクス / 分子系統 / DNAバーコーディング / 生物多様性 / 環境変動 / 分岐年代 / 博物館標本 / 貝殻 / ミューゼオミックス / ミトゲノム / ビッグデータ / ミトコンドリアゲノム / フィールドワーク / 貝殻標本 / 次世代シーケンサー / 多様性変動

研究開始時の研究の概要

6万5千種以上含む腹足類（巻貝や傘貝）の多様性進化の全体像は未だ把握されていないが、この分類群は古くから自然史研究の対象であるため博物館収蔵標本が全世界に多数ある。
本研究では、多数の腹足類の博物館標本からミトコンドリアゲノム全長配列（ミトゲノム）及び18S・28s rDNA全長配列の決定に加えて、新規ミトゲノム断片配列や公開済みの断片配列情報や、有用な化石・地質学的情報を入手する。次いで、得られるビッグデータを分析し、腹足類の多様性進化パターンと環境変動との関連を解明する。また、本研究の副産物としては、博物館収蔵標本のDNA実験への活用技術や環境モニタリングの基礎的技術の提供も期待出来る。

研究成果の概要

本研究では、博物館収蔵標本と新規採集標本からDNAデータを取得し、腹足類の多様性に関するビッグデータセットを構築した。微小貝と大型腹足類の博物館標本のミュゼオミクス解析を活用し、新規配列を取得して系統解析を行い、信頼性の高い参照配列データベースを構築した。貝殻標本のDNA解析法の検討も行った。分岐年代推定とDNAバーコーディングにより、腹足類の進化パターンと環境変動の関連性を明らかにし、生物多様性のモニタリングに貢献した。日本沿岸域に棲息する貝類の遺伝的多様性を最終氷期の影響と関連付けて解析した。今後は、トランスクリプトームや完全なミトゲノムの新たな配列データを取得し続ける。

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は、博物館収蔵標本と新規採集標本を用いて腹足類の多様性に関するビッグデータセットを構築した。新規配列を取得し、信頼性の高い参照配列データベースを形成することで、腹足類の進化パターンと環境変動の関連性を解明した。分岐年代推定とDNAバーコーディングにより、日本沿岸域の貝類の遺伝的多様性を分析し、生物多様性のモニタリングに貢献した。本研究の成果は、腹足類の進化と環境適応の理解を深めるだけでなく、環境モニタリングや保全活動においても重要な意義を持つ。今後は、得られたビッグデータを基に、新たな配列データの取得と環境モニタリングへの応用を図る。

研究成果

• [雑誌論文] Comparative proteomics of the shell matrix proteins of Nautilus pompilius and the conchiferans provide insights into mollusk shell evolution at the molecular level (2023)
  • 著者名/発表者名: Hirota Kazuki、Tochino Nanami、Seto Maaya、Sasaki Takenori、Yoshida Masa-aki、Setiamarga Davin H. E.
  • 雑誌名: Marine Biology 巻: 170 号: 9 ページ: 106-106
  • DOI: 10.1007/s00227-023-04244-x
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] eDNA Sebagai Metode untuk Pemantauan Biodiversitas di Kawasan Konservasi Laut Indonesia secara efektif dan efisien (2023)
  • 著者名/発表者名: Beginer Subhan、Davin H. E. Setiamarga、Dondy Arafat
  • 雑誌名: Policy Brief Pertanian, Kelautan dan Biosains Tropika 巻: 5 号: 3 ページ: 728-733
  • DOI: 10.29244/agro-maritim.0503.728-733
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Molecular phylogeny of Nipponacmea (Patellogastropoda: Lottiidae) from Japan: Reevaluation of species taxonomy and morphological diagnosis. (2022)
  • 著者名/発表者名: Teruya, S., Setiamarga, D. H. E., Nakano, T., and Sasaki, T.
  • 雑誌名: ZooKeys 巻: 1087 ページ: 163-198
  • DOI: 10.3897/zookeys.1087.78193
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Partial redescriptions of three holothurians with “hook papillae” (Apodida: Chiridotidae): Taeniogyrus japonicus (Marenzeller, 1882), T. dendyi (Mortensen, 1925), Scoliorhapis theelii (Heding, 1928) (2022)
  • 著者名/発表者名: YAMANA YUSUKE、SOLIS-MARIN FRANCISCO A、YAMAMOTO MASAKI、OTA YUZO、KOHTSUKA HISANORI、OMORI AKIHITO、IWASAKI KAZUMA、SETIAMARGA DAVIN H. E.
  • 雑誌名: Zootaxa 巻: 5138 号: 4 ページ: 351-387
  • DOI: 10.11646/zootaxa.5138.4.1
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] A new species of dendrochirotid holothuroid from deep water of southern Japan, with the erection of a new genus, Satsumaocnus (Echinodermata: Holothuroidea: Dendrochirotida: Cucumariidae: Colochirinae) (2022)
  • 著者名/発表者名: YAMANA YUSUKE、THANDAR AHMED S.、HAYASHIBARA TAKESHI、SETIAMARGA DAVIN H. E.
  • 雑誌名: Zootaxa 巻: 5209 号: 2 ページ: 270-284
  • DOI: 10.11646/zootaxa.5209.2.7
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Gene Recruitments and Dismissals in the Argonaut Genome Provide Insights into Pelagic Lifestyle Adaptation and Shell-like Eggcase Reacquisition (2022)
  • 著者名/発表者名: Yoshida Masa-aki、Hirota Kazuki、Imoto Junichi、Okuno Miki、Tanaka Hiroyuki、Kajitani Rei、Toyoda Atsushi、Itoh Takehiko、Ikeo Kazuho、Sasaki Takenori、Setiamarga Davin H E
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 14 号: 11
  • DOI: 10.1093/gbe/evac140
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Microstructural and genetic insights into the formation of the ‘winter diffusion layer’ in Japanese pearl oyster Pinctada fucata and its relation to environment temperature changes (2022)
  • 著者名/発表者名: Sato K, Setiamarga DHE, Yonemitsu H, Higuchi K.
  • 雑誌名: Sato K, Setiamarga DHE, Yonemitsu H, Higuchi K 巻: 10.3389 ページ: 794287-794287
  • DOI: 10.3389/fevo.2022.794287
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Hydrophilic shell matrix proteins of Nautilus pompilius and the identification of a core set of conchiferan domains (2021)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga, D. H. E., Hirota, K., Yoshida, M., Takeda, Y., Kito, K., Shimizu, K., Isowa, Y., Ikeo, K., Sasaki, T. and Endo, K.
  • 雑誌名: Genes 巻: 12:1925 号: 12 ページ: 1-16
  • DOI: 10.3390/genes12121925
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Reassessing the usefulness of the mitochondrial 12S-rRNA gene for the DNA barcoding of shelled gastropods using museum specimens. (2021)
  • 著者名/発表者名: Fukunaga N, Shimizu M, Teruya S, bt Razali NN, Nakashima S, Tomobuchi N, Sasaki T, Setiamarga DHE
  • 雑誌名: E3S Web of Conferences 巻: 322 ページ: 01028-01028
  • DOI: 10.1051/e3sconf/202132201028
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The full mitochondrial genome sequence of the greater argonaut Argonauta argo (Cephalopoda, Argonautoidea) and its phylogenetic position in Octopodiformes (2021)
  • 著者名/発表者名: Hirota Kazuki、Yoshida Masa-aki、Itoh Takehiko、Toyoda Atsushi、Setiamarga Davin H. E.
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA Part B 巻: 6 号: 4 ページ: 1451-1453
  • DOI: 10.1080/23802359.2021.1911710
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] The first complete mitochondrial genome of the Northern Pacific deep-sea goniasterid sea star Ceramaster japonicus (Sladen, 1889) determined using NGS-based shotgun sequencing (2021)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto Masaki、Hiruta Shimpei F.、Arai Mikihito、Shimizu Moe、Mah Christopher L.、Fujita Toshihiko、Setiamarga Davin H. E.
  • 雑誌名: Mitochondrial DNA Part B 巻: 6 号: 4 ページ: 1406-1408
  • DOI: 10.1080/23802359.2021.1911706
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] ミトコンドリア由来12S-rRNA遺伝子を用いた有殻腹足類の博物館標本のDNAバーコーディング (2020)
  • 著者名/発表者名: 中島理子, 中路 渚, Tu DV, 佐々木猛智, Setiamarga Davin H. E.
  • 雑誌名: 日本海洋工学会・日本船舶, 海洋工学会第28回海洋工学シンポジウム論文集 巻: OES28-0027 ページ: 1-6
• [雑誌論文] 海棲動物液浸標本の博物館保存科学：アサリの液浸標本の生化学的組成変化を例に (2020)
  • 著者名/発表者名: 西本真琴, 大原珠海+, 山本真生+, 佐々木猛智, Setiamarga Davin H. E.
  • 雑誌名: 日本海洋工学会・日本船舶, 海洋工学会第28回海洋工学シンポジウム論文集 巻: OES28-0045 ページ: 1-4
• [雑誌論文] Hydrophilic Shell Matrix Proteins ofNautilus pompiliusand The Identification of a Core Set of Conchiferan Domains (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga Davin H. E.、Hirota Kazuki、Yoshida Masa-aki、Takeda Yusuke、Kito Keiji、Shimizu Keisuke、Isowa Yukinobu、Ikeo Kazuho、Sasaki Takenori、Endo Kazuyoshi
  • 雑誌名: bioRxiv Preprint Server 巻: 2020.11.14.382804 ページ: 1-43
  • DOI: 10.1101/2020.11.14.382804
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Huhn M, Madduppa HM, Khair M, Sabrian A, Irawati Y, Anggraini NP, Wilkinson SP, Simpson T, Iwasaki K†, Setiamarga DHE, Dias PJ (2020)
  • 著者名/発表者名: Keeping up with introduced marine species at a remote biodiversity hotspot: awareness, training and collaboration across different sectors is key.
  • 雑誌名: Biological Invasions 巻: 22 号: 2 ページ: 749-771
  • DOI: 10.1007/s10530-019-02126-2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular phylogeny of protobranch bivalves and systematic implications of their shell microstructure (2020)
  • 著者名/発表者名: Sato Kei、Kano Yasunori、Setiamarga Davin H. E.、Watanabe Hiromi K.、Sasaki Takenori
  • 雑誌名: Zoologica Scripta 巻: zsc1249 号: 4 ページ: 1-15
  • DOI: 10.1111/zsc.12419
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] DNA Barcoding study of shelled Gastropods in the intertidal rocky coasts of Central Wakayama Prefecture, Japan, using two gene markers (2019)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE, Nakaji N, Iwamoto S, Teruya S, Sasaki T
  • 雑誌名: International Journal of GEOMATE 巻: 17 号: 62 ページ: 9-16
  • DOI: 10.21660/2019.62.4521
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] The shell of octopods was reacquired through convergent and iterative evolution. (2023)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE, Yoshida M, Hirota K, Sasaki T.
  • 学会等名: 第46回日本分子生物学会年会2023年神戸大会
  • 招待講演
• [学会発表] 殻をもつ頭足類が教えてくれる軟体動物の貝殻の進化的サーガ (2023)
  • 著者名/発表者名: スティアマルガデフィン, 吉田真明
  • 学会等名: 日本科学振興協会 年次大会2023
• [学会発表] オウムガイNautilus pompiliusのトランスクリプトーム解析による殻形成過程の研究 (2023)
  • 著者名/発表者名: 吉田真明, 廣田主樹, 栩野七海, 佐々木猛智, 滋野修一, 森滝丈也, スティアマルガ デフィン
  • 学会等名: 令和５年度日本動物学会年次大会・山形大会
• [学会発表] Gene recruitments, dismissals, and re-recruitments in the formation of shell-like calcificed eggcase of argonaut octopuses (2023)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE, Hirota K, Sasaki T, Yoshida M
  • 学会等名: 6th International Sclerochronology Conference, Tokyo, Japan 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Dynamic expressions of shell matrix protein-coding genes during the embryonic development of Nautilus pompilius (2023)
  • 著者名/発表者名: Yoshida M, Hirota K, Sasaki T, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 6th International Sclerochronology Conference, Tokyo, Japan 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Genetic diversity of the turban snail Lunella coreensis from Japan indicated a radiation event affected by the ice age and warm sea currents (2023)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE, Nakashima S, Hirota K, Yoshida M, Sasaki T
  • 学会等名: 6th International Sclerochronology Conference, Tokyo, Japan 2023
  • 国際学会
• [学会発表] Microstructural characteristics of the shell-like calcified eggcases of argonaut octopuses, Argonauta argo and Argonauta hians indicate that they are not homologous to molluscan shells (2023)
  • 著者名/発表者名: 34.Hirota K, Yoshida M, Sasaki T, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 6th International Sclerochronology Conference, Tokyo, Japan 2023
  • 国際学会
• [学会発表] 貝のミュゼオミクス (2022)
  • 著者名/発表者名: 佐々木猛智, スティアマルガ デフィン, 清水 萌, 照屋清之介, 中野智之
  • 学会等名: 日本貝類学会令和4年度沖縄大会
• [学会発表] 日本産キセルガイのPhylogenomics（予報） (2022)
  • 著者名/発表者名: 石川彰人, スティアマルガ・デフィン, 豊田敦, 鈴木穣, 上島励
  • 学会等名: 日本貝類学会令和4年度沖縄大会
• [学会発表] カイダコ類の卵鞘の石灰化組織にみられる微細構造の特徴 (2022)
  • 著者名/発表者名: 廣田主樹，吉田真明，佐々木猛智，スティアマルガ・デフィン
  • 学会等名: 第５回イカ・タコ研究会静岡大会
• [学会発表] 比較ゲノム解析からわかったカイダコ類の卵鞘の正体 (2022)
  • 著者名/発表者名: 瀬戸麻綾，廣田主樹，吉田真明，スティアマルガ・デフィン
  • 学会等名: 第５回イカ・タコ研究会静岡大会
• [学会発表] スタアンズギセルとシコクギセルのミトコンドリアゲノム全長から見るキセルガイ科の系統的実態 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田祭，清水萌，石川彰人，上島励， スティアマルガ・デフィン
  • 学会等名: 第５回イカ・タコ研究会静岡大会
• [学会発表] カイダコ類の卵鞘は軟体動物貝殻亜門の相同器官ではない：マルチオミクス解析から得た知見 (2022)
  • 著者名/発表者名: スティアマルガ デフィン， 吉田真明，廣田主樹，佐々木猛智
  • 学会等名: 令和４年度日本動物学会年次大会・早稲田大会
• [学会発表] カイダコ類（アオイガイ科）の卵鞘でみられる貝殻微細構造の特質 (2022)
  • 著者名/発表者名: 廣田 主樹，吉田 真明，佐々木 猛智，スティアマルガ デフィン
  • 学会等名: 令和４年度日本動物学会年次大会・早稲田大会
• [学会発表] ベトナムにおける食用腹足類のDNAバーコーディング (2022)
  • 著者名/発表者名: 清水 萌，中島理子，ドー ヴァン テュ，佐々木猛智，スティアマルガ デフィン
  • 学会等名: 令和４年度日本動物学会年次大会・早稲田大会
• [学会発表] カイダコゲノムに見る保存された貝殻形成遺伝子 (2022)
  • 著者名/発表者名: 吉田 真明，スティアマルガ デフィン，廣田 主樹，佐々木 猛智
  • 学会等名: 令和４年度日本動物学会年次大会・早稲田大会
• [学会発表] カイダコ類の貝殻は軟体動物貝殻亜門の相同器官ではない:マルチオミクス解析から得た知見 (2022)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE.廣田主樹, 佐々木猛智, 吉田真明
  • 学会等名: 日本動物分類学会第 57 回東京大会
• [学会発表] The eggcase of the argonauts is not a homolog of the shell of conchiferans even at the molecular level (2022)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: 9th National and 5th International Marine and Fisheries Symposium. Organizer: Hasanuddin University, Makassar, Indonesia
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 複数の遺伝子マーカーによるベトナムにおける食用腹足類のDNAバーコーディング (2021)
  • 著者名/発表者名: 清水 萌,中島理子, Tu DV, 佐々木猛智, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 令和03年度日本水産学会大会春季大会
• [学会発表] DNAバーコーディング法によるインドネシアのバンダ諸島に棲息する海棲無脊椎動物の外来種調査 (2021)
  • 著者名/発表者名: 山本真生, Madduppa HM, 岩崎和真, Huhn M, Dias PJ, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 令和03年度日本水産学会大会春季大会
• [学会発表] ミトコンドリア由来12S-rRNA遺伝子を用いた有殻腹足類の博物館標本のDNAバーコーディング (2020)
  • 著者名/発表者名: 中島理子, 中路 渚, Tu DV, 佐々木猛智, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 日本海洋工学会・日本船舶, 海洋工学会第28回海洋工学シンポジウム
• [学会発表] 海棲動物液浸標本の博物館保存科学：アサリの液浸標本の生化学的組成変化を例に (2020)
  • 著者名/発表者名: 西本真琴, 大原珠海+, 山本真生+, 佐々木猛智, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 日本海洋工学会・日本船舶, 海洋工学会第28回海洋工学シンポジウム
• [学会発表] DNA-based Studies in Natural History Research of Marine Biodiversity (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: International Conference on the Ocean and Earth Sciences (ICOES) 2020
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] DNA-based Studies in Natural History Research of Marine Biodiversity (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: 5th International Biology Conference (IBOC) 2020: Ecofarming, Ecotourism & Green Management for Sustainability of Natural Resources
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] OMICS in Marine Sciences (Aplikasi OMICS untuk Kelautan) : The Evolution of Conchifera shell matrix proteins as suggested by comparative proteomics and transcriptomics (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: Lecture Series SITH-ITB (School of Life Sciences and Technology, Bandung Institute of Technology)
  • 招待講演
• [学会発表] Discovering biodiversity through genetic approach for conservation and sustainable utilization (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: WORLD CLASS PROFESSOR of Universitas Diponegoro Lecture. Organizer: Department of Marine Science, Faculty of Fisheries and Marine Sciences, Universitas Diponegoro, Semarang, Indonesia
  • 招待講演
• [学会発表] The Evolution of Conchifera shell matrix proteins as suggested by comparative proteomics and transcriptomics (2020)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: OceanogenTalk 02, Organizers: (1) Department of Marine Science and Technology, Faculty of Fisheries and Marine Sciences, IPB University, Bogor, Indonesia; (2) インドネシア若手学者学術会議（ALMI）
  • 招待講演
• [学会発表] ミトゲノム由来遺伝子COI 及び 12SrRNA による日本棲息スガイ（L. coreensis）の分子系統地理学的解析 (2019)
  • 著者名/発表者名: 中島理子, 照屋清之介, 佐々木猛智, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 日本動物分類学会第 55 回小田原大会
• [学会発表] アサリを液浸標本モデルに用いた保存化学：生化学的組成調査 (2019)
  • 著者名/発表者名: 西本真琴, 大原珠海, 山本真生, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 日本動物分類学会第 55 回小田原大会
• [学会発表] DNA Barcoding study on intertidal shelled Gastropods from Nada Coast in Wakayama Prefecture, Japan, using the nuclear 28S-rRNA gene and the mitochondrial COI gene (2019)
  • 著者名/発表者名: Nakaji N, Iwamoto S, Teruya S, Teramoto S, Sasaki T, Setiamarga DHE
  • 学会等名: 日本動物分類学会第 55 回小田原大会
• [学会発表] Natural History Research on Biodiversity Using Molecular Biology And Genomic Approaches. (2019)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: The 2019 International Conference on Biotechnology and Life Sciences (IC-BIOLIS 2019): "Biotechnology in The Era of 4th Industrial Revolution"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Accelerating the development of Indonesia's frontier, outermost, and least developed regions for a more prosperous society: From the point of view of basic research and education for science and technology (2019)
  • 著者名/発表者名: Setiamarga DHE
  • 学会等名: Annual Scientific Symposium of Indonesian Collegians in Japan 2019（ASSIGN 2019）
  • 招待講演
• [図書] 海産無脊椎動物多様性学 (2022)
  • 著者名/発表者名: 京都大学フィールド科学教育研究センター瀬戸臨海実験所創立100周年記念出版編集委員会、朝倉 彰、下村 通誉、中野 智之、後藤 龍太郎、山守 瑠奈
  • 総ページ数: 706
  • 出版者: 京都大学学術出版会
  • ISBN: 9784814004492