| 研究課題/領域番号 |
21KK0131
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| 研究種目 |
国際共同研究加速基金(国際共同研究強化(B))
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
高山 浩司 京都大学, 理学研究科, 准教授 (60647478)
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| 研究分担者 |
須貝 杏子 島根大学, 学術研究院農生命科学系, 助教 (20801848)
今井 亮介 九州大学, 理学研究院, 学術研究員 (50794632)
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| 研究期間 (年度) |
2021-10-07 – 2025-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2022年度)
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| 配分額 *注記 |
19,110千円 (直接経費: 14,700千円、間接経費: 4,410千円)
2024年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
2023年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2022年度: 6,110千円 (直接経費: 4,700千円、間接経費: 1,410千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
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| キーワード | 適応放散 / 海洋島 / 比較ゲノミクス / キク科 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
海洋島には適応放散によって種分化した固有種が数多く存在する。近年、いくつかの生物種では遺伝子レベルでの適応放散の理解が進められているが、適応放散による遺伝的基盤の変化の普遍性や個別性は明らかとなっていない。本研究では、チリ共和国のファンフェルナンデス諸島とスペインのカナリア諸島の両諸島で独立に爆発的な種分化を遂げたキク科ノゲシ属を対象に、比較ゲノム解析を実施することで、適応放散の各ステップで生じた遺伝的変化の共通点と相違点を明らかにする。
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| 研究実績の概要 |
本研究の第一の目的は、ファンフェルナンデス諸島（チリ共和国）とカナリア諸島（スペイン）で独立に適応放散を遂げたキク科ノゲシ属のゲノムを比較し、両者で見られる共通の遺伝的基盤の変化と進化プロセスを捉えることである。具体的には、１．祖先種が海洋島に進入した際のボトルネックの効果、２．空きニッチへ分布拡大していく際の自然選択の緩みと適応度効果の有無、3. 異なる環境適応する際に強い自然選択を受けたゲノム部位を明らかにし、それらに種間・環境間・海洋島間で共通性があるかを検証する。
2022年度はロングリードシーケンスに適した核酸の抽出法の検討を行い、ナイロンメッシュと分画法を組み合わせた葉緑体の除去とNucleobond HMW DNAキットの利用で、生葉から質の高いDNAを抽出することに成功した。カナリア諸島のノゲシ属3種および外群1種について、20-50GB程度のPacbio HiFiリードを取得した。対象とするノゲシ属のゲノムサイズは1.0-1.5Gbであるため、ゲノムサイズの約30倍程度のデータを取得したことになる。4種のうち2種ではほぼ染色体レベルでのドラフトゲノム構築の見通しが立った。さらに、外群を含む約30種についてもショートリードのデータを取得するための準備が整った。ファンフェルナンデス諸島の固有種についても、共同研究者を通じて種子を入手し、核酸抽出に用いるための生葉を確保するために、栽培を継続している。
本研究の第二の目的は、チリ共和国のコンセプシオン大学およびカナリア諸島のラ・ラグナ大学の研究者との持続可能な研究ネットワークを形成することである。コロナウイルスの影響もあり2022年度は現地調査の計画を立てることができなかったが、メールおよびオンライン会議で具体的な方法について相談し、2023年度には海外調査を実施するための調整を行うことができた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
コロナウイルスの影響もあり、予定していた海外調査を実施することができなかった。一方、カナリア諸島の植物については、共同研究者から入手した種子サンプルをもとに、ドラフトゲノムの構築を進めることができた。また、ショートリードシーケンスについてもほぼ全ての固有種で取得できる準備が整った。ファンフェルナンデス諸島の固有種については、シーケンス解析まで着手できていないが、栽培個体の確保ができたため、次年度はロングリードシーケンスの解析が進められる見込みである。
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| 今後の研究の推進方策 |
①野外調査：2023年度中にカナリア諸島もしくはファンフェルナンデス諸島で野外調査を実施する。コロナウイルスの影響などで実施困難な場合は、現地協力者に試料収集を要請し、研究計画全体に遅れが生じないようにする。
②遺伝子解析（wet）：カナリア諸島の固有種については、ほぼ全種についてショートリードシーケンスの取得を行う。ファンフェルナンデス諸島の栽培個体が十分に成長したら、核酸の抽出を行い、ロングリードシーケンスの取得を行う。
③遺伝子解析（dry）：ロングリードシーケンスのデータをもとに、代表種に関してドラフトゲノムの構築を行う。ドラフトゲノムの構築状況に応じて、追加のデータ取得の必要性や他のサンプルでの必要データ量を決定する。ショートリードのデータに関しては、構築したドラフトゲノムにマッピングすることで変異解析を行う。カナリア諸島の植物で先行して、集団遺伝学的な解析を進める。
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