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2011 年度 実績報告書

非モデル生物におけるゲノム解析法の確立

計画研究

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, 農学生命科学研究科, 特任准教授 (60392221)
キーワードゲノム / 発現定量 / アセンブリー / トランスクリプトーム
研究概要

ヒメツリガネゴケの分離集団のIlluminaによるペアエンドシーケンスを参照ゲノム配列にマッピングしSNPを検出した情報から、信頼性の高いSNPを選択し、scaffoldと比較することにより、reference scaffoldの誤りを検出できることができた。
市販のRNAseqライブラリの調製キットのプロトコルはリファレンスゲノムが明らかになっているモデル生物の発現定量解析を想定して作製されている。しかし、本領域では非モデル生物を対象としたde novo assemblyを行うアプリケーション多い。このため、Illumina TruSeq RNAseq library preparation kitの標準プロトコルを改変した。主な改変点は以下のとおり。1)RNA-seq de novo assemblyに有利な長めのインサート長を実現するためにRNA断片化条件を最適化した。2)PCRバイアスを最小限にするためにPCRサイクル数を標準プロトコルより少なめに設定した。その他、コスト削減のための工夫を行った。
トランスクリプトーム de novo assemblyから転写産物量を推定するため、Trinity-bowtie-RSEMの解析フローによって転写産物量を推定できるようになった。特にTrinityのGraphFromFastaステップのメモリ使用量を抑制し、大量の入力データでも現実的なメモリ使用量でアセンブリーを行う事が可能になった。
比較トランスクリプトーム解析を行うための新規正規化法TbTの開発を行った。最近示された実際のデータの特徴(発現レベルが低いほどバラツキが大きい)をできるだけ模倣したシミュレーションデータの作成を行い、解析を行ったどのシミュレーション条件においても、これまでに提案された二群間比較解析手法中で採用されている正規化法以上の性能を示すことを確認した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

各視点において、順調な研究の進展があった。

今後の研究の推進方策

[1] scaffoldの誤り点で切断し再度遺伝的距離にもとづいて再配列することにより、染色体スケールのアセンブリーを作成する。誤り判定の適切な閾値設定が課題である。
[2] Strand-Specific RNA-seqライブラリ作製について試験ライブラリーを作成しているが、そのシークエンス結果の解析検証を行う。
[3] アセンブリーの品質を他の方法と比較評価することと、transcriptとして推定された配列がコードしている産物が何であるかのアノテーションする方法を確立する。
[4] 今回開発した正規化法は、「biological replicatesデータを前提とした二群間比較用」であるが、この領域では多群間比較や複製実験データを得ることが難しいサンプルも存在するため、これらのデータにも適応可能な正規化法の開発を行う。

  • 研究成果

    (9件)

すべて 2012 2011

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 6件) 学会発表 (3件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] A normalization strategy for comparing tag count data2012

    • 著者名/発表者名
      Kadota K., Nishiyama T., Shimizu K.
    • 雑誌名

      Algorithms Mol. Biol.

      巻: 7 ページ: 5

    • DOI

      10.1186/1748-7188-7-5

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The Selaginella genome identifies genetic changes associated with the evolution of vascular plants2011

    • 著者名/発表者名
      Banks, J. A. Nishiyama, T. Hasebe, M 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 data2011

    • 著者名/発表者名
      Kadota, K. and Shimizu, K.
    • 雑誌名

      BMC Bioinformatics

      巻: 12 ページ: 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 symbiont2011

    • 著者名/発表者名
      Shigenobu, S. and Wilson, A. C.
    • 雑誌名

      Cellular and Molecular Life Sciences

      巻: 68 ページ: 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 cells2011

    • 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 interface2011

    • 著者名/発表者名
      Price, D. R., Duncan, R. P., Shigenobu, S. and *Wilson, A. C.
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 28 ページ: 3113-3126

    • DOI

      10.1093/molbev/msr140

    • 査読あり
  • [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
    • 年月日
      20120316-20120318
  • [学会発表] Closterium and Chara genome and transcriptome analyses2012

    • 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)
    • 年月日
      20120114-20120118
    • 招待講演
  • [学会発表] Land Plant Evolution Learnt from Moss and Lycophyte Genomes2011

    • 著者名/発表者名
      Tomoaki Nishiyama
    • 学会等名
      SMBE2011
    • 発表場所
      Kyoto Univ, Kyoto
    • 年月日
      20110726-20110730
    • 招待講演

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公開日: 2015-05-28  

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