| 研究課題/領域番号 |
23K26945
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| 補助金の研究課題番号 |
23H02252 (2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40010:森林科学関連
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
戸丸 信弘 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (50241774)
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| 研究分担者 |
鳥丸 猛 三重大学, 生物資源学研究科, 准教授 (10546427)
内山 憲太郎 国立研究開発法人森林研究・整備機構, 森林総合研究所, 主任研究員 等 (40501937)
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| 研究期間 (年度) |
2024-04-01 – 2026-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)
2025年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2024年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円)
2023年度: 9,490千円 (直接経費: 7,300千円、間接経費: 2,190千円)
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| キーワード | 集団ゲノミクス / リファレンスゲノム / 葉緑体ゲノム / ミトコンドリアゲノム / 遺伝的多様性 / 集団構造 / 集団動態の歴史 / 適応的遺伝変異 / 自然選択 / RAD-seq / 一塩基多型 / 森林樹木 / 遺伝構造 / 適応的変異 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
ブナ属のブナとイヌブナは分布域が異なり、これは環境適応性の差異を反映していると考えられる。本研究では、イヌブナを対象としてゲノムレベルの遺伝解析を行い、種内の進化を明らかにして、すでに研究が進められているブナの結果と比較する。また、両種のゲノムを比較して種特性としての環境適応性の差異をもたらした自然選択の解明を試みる。以上から、種としてのブナとイヌブナの成り立ちを集団の歴史と環境適応性から理解することを目指す。本研究は、樹木の進化を明らかにするだけでなく、地球温暖化に対する樹木と森林生態系の脆弱性とレジリエンスを評価し、それらの保全策を検討するための重要な知見を提供すると期待される。
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| 研究実績の概要 |
イヌブナのゲノム配列の精緻化を目的として、新たにNanopore社のシーケンサーからロングリードを取得し、HiFiロングリートとOmni-C法で得られたショートリードを加えてアッセンブリツールhifiasmを適用してフェージングしたコンティグ配列（ハプロイド配列）を2セット（hap1とhap2）構築した。そして、各ハプロイド配列にアッセンブリツールYaHSを適用してスキャホールド配列を構築した。その結果、hap1とhap2のアッセンブリサイズは419.8Mbと428.1Mb、コンティグ数は141本と169本、スキャホールド数は129本と158本、ギャップは12カ所と11カ所、スキャホールドN50は約33.7Mbと34.7Mb、BUSCO（v.5）解析における真性双子葉類のコア遺伝子セットの98.8%（Single:95.0 %, Double:3.8%）と99.3%（Single:95.0 %, Double:4.3%）を網羅する配列が得られた。それらのうちで20Mb以上の配列は12本ずつ得られ、合計は約408Mb（約97.3%）と415Mb（97.0%）となり、イヌブナの基本数（12本）と一致した。さらに、それらのスキャホールド配列のうちで9本ずつの配列の両端には、植物一般に認められるテロメア配列が検出され、残り3本ずつのスキャホールド配列にも片端にテロメア配列が確認されるなど、染色体スケールのリファレンスゲノムの半数以上をtelomere-to-telomereまでに精緻化することができた。また、オルガネラ用のアッセンブリツールOatkをHiFiロングリードに適用したところ、全長158,237塩基の葉緑体ゲノムと518,694塩基のミトコンドリアゲノムを構築することができた。それらと12本のスキャホールド配列との相同性検索を実施したところ、100塩基以上のオルガネラゲノムの断片はhap1で340カ所（葉緑体：90、ミトコンドリア：240）、hap2で348カ所（葉緑体：107、ミトコンドリア：241）検出することができた。
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| 現在までの達成度 |
現在までの達成度
3: やや遅れている
理由
当初、イヌブナの遺伝的多様性と集団構造等の再解析を行う予定であったが、リファレンスゲノムの精密化に手間取り、それができなかった。
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| 今後の研究の推進方策 |
精密化したリファレンスゲノムを用いて、遺伝的多様性と集団構造、集団の歴史、および適応的遺伝変異に関する集団ゲノミクス解析を進める。また、ブナとイヌブナのゲノム構造の比較を試みる。得られた結果にもとづき、最終的な成果のとりまとめを行う。
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