非モデル生物におけるゲノム解析法の確立

2014 年度 実績報告書

• 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)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: ゲノムアセンブリ / 遺伝学的地図 / RNA-seq / 計数比較

研究実績の概要

次世代シーケンサーをもちいた効率的な遺伝学的地図の作成法を開発した。SNP タイピングアレイの設計・製造を必要とせず、任意の生物で実行可能な方法であり、従来のSNPタイピングによる遺伝学的地図に従って調整されているヒメツリガネゴケv3.0アセンブリーにもエラーを検出出来る高精度なものとなった。
PacBio社のシーケンサーは長い断片を直接解読できる利点がゲノムアセンブリーに有効であったがライブラリーを作るのに必要なDNA量が概ね10マイクログラム以上と多かった。そこで増幅したDNAでライブラリーを作り解析する事を検討し、10ng程度のDNAから増幅してシーケンスしたデータからアセンブリーを行う方法を開発した。
微小組織から抽出したRNAからcDNAを合成し増幅・塩基配列決定するquartz-seq法について、細胞壁を持つ植物の微小組織から行う方法を確立した。ポリA精製したRNAとリボゾームRNAを除去したRNAのシーケンスプロファイルを比較し、non-coding RNAを検出出来る事を確認した。
タグ計数正規化比較法のパッケージの高機能化を進め、多群のシミュレーションデータ作成機能や、多群間比較パイプラインを構成するとともに、サンプル間クラスタリング関数を実装した。
長鎖インサートのメイトペアライブラリー調整法を確立し、そのデータを用いてアセンブルする流れを確立し、10 Mbを超えるscaffold N50に及ぶ事もあった。
ゲノムアセンブラーの出力に長いインサートのメイトペアライブラリーのデータをマップし、ミスアセンブリーを検出する方法を実装した。複数の異なるインサート長のメイトペアライブラリーを用いる事ができる。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Cockroach GABAB receptor subtypes: molecular characterization, pharmacological properties and tissue distribution. (2015)
  • 著者名/発表者名: Blankenburg, S., Balfanz, S., Hayashi, Y., Shigenobu, S., Miura, T., Baumann, O., Baumann, A., and *Blenau, W.
  • 雑誌名: Neuropharmacology 巻: 88 ページ: 134-144
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2014.08.022.
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] The Evolutionary History of Termites as Inferred from 66 Mitochondrial Genomes (2015)
  • 著者名/発表者名: Thomas Bourguignon, Nathan Lo, Stephen L. Cameron, Jan Sobotnik, Yoshinobu Hayashi, Shuji Shigenobu, Dai Watanabe, Yves Roisin, Toru Miura and Theodore A. Evans
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 32 ページ: 406-421
  • DOI: 10.1093/molbev/msu308
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A plant U-box protein, PUB4, regulates asymmetric cell division and cell proliferation in the root meristem (2015)
  • 著者名/発表者名: Kinoshita A, ten Hove CA, Tabata R, Yamada M, Shimizu N, Ishida T, Yamaguchi K, Shigenobu S, Takebayashi Y, Iuchi S, Kobayashi M, Kurata T, Wada T, Seo M, Hasebe M, Blilou I, Fukuda H, Scheres B, Heidstra R, Kamiya Y, Sawa S
  • 雑誌名: Development 巻: 142 ページ: 444-453;
  • DOI: 10.1242/dev.113167
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Mutations in Plastidial 5-Aminolevulinic Acid Biosynthesis Genes Suppress a Pleiotropic Defect in Shoot Development of a Mitochondrial GABA Shunt Mutant in Arabidopsis (2015)
  • 著者名/発表者名: Toyokura K, Yamaguchi K, Shigenobu S, Fukaki H, Tatematsu K, Okada K
  • 雑誌名: Plant Cell Physiology 巻: 56 ページ: 1229-1238
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv050
  • 査読あり
• [雑誌論文] NMDA receptor activation upstream of methyl farnesoate signaling for short day-induced male offspring production in the water flea, Daphnia pulex (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Yukiko Ogino, Norihisa Tatarazako, Shinichi Miyagawa and Taisen Iguchi
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 16 ページ: 186
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1392-9
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] An Arabidopsis thaliana copper-sensitive mutant suggests a role of phytosulfokine in ethylene production (2015)
  • 著者名/発表者名: Tao Wu, Takehiro Kamiya, Hiroko Yumoto, Naoyuki Sotta, Yamaguchi Katsushi, Shuji Shigenobu, Yoshikatsu Matsubayashi and Toru Fujiwara
  • 雑誌名: Journal of experimental botany 巻: 66 ページ: 3657-3667
  • DOI: 10.1093/jxb/erv105
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Performance comparison of second- and third-generation sequencers using a bacterial genome with two chromosomes (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyamoto M, Motooka D, Gotoh K, Imai T, Yoshitake K, Goto N, Iida T, Yasunaga T, Horii T, Arakawa K, Kasahara M, Nakamura S
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 15 ページ: 699
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-699
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Methylome diversification through changes in DNA methyltransferase sequence specificity (2014)
  • 著者名/発表者名: Furuta, Y., Namba-Fukuyo, H., Shibata, T.F., Nishiyama, T., Shigenobu, S., Suzuki, Y., Sugano, S., Hasebe, M., and Kobayashi, I
  • 雑誌名: PLoS genetics 巻: 10 ページ: e1004272
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004272
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of extreme desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • 著者名/発表者名: Gusev O, Suetsugu Y, Cornette R, Kawashima T, Logacheva MD, Kondrashov AS, Penin AA, Hatanaka R, Kikuta S, Shimura S, Kanamori H, Katayose Y, Matsumoto T, Shagimardanova E, Alexeev D, Govorun V, Wisecaver J, Mikheyev A, Koyanagi R, Fujie M, Nishiyama T, Shigenobu S, et al.
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 5 ページ: 4784
  • DOI: doi:10.1038/ncomms5784
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Development of new PCR primers by comparative genomics for the detection of Helicobacter suis in gastric biopsy specimens (2014)
  • 著者名/発表者名: Matsui H, Takahashi T, Murayama SY, Uchiyama I, Yamaguchi K, Shigenobu S, Matsumoto T, Kawakubo M, Horiuchi K, Ota H, Osaki T, Kamiya S, Smet A, Flahou B, Ducatelle R, Haesebrouck F, Takahashi S, Nakamura S, Nakamura M.
  • 雑誌名: Helicobacter 巻: 19 ページ: 260-271
  • DOI: 10.1111/hel.12127
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] WOX13-like genes are required for reprogramming of leaf and protoplast cells into stem cells in the moss Physcomitrella patens (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakakibara K, Reisewitz P, Aoyama T, Friedrich T, Ando S, Sato Y, Tamada Y, Nishiyama T, Hiwatashi Y, Kurata T, Ishikawa M, Deguchi H, Rensing SA, Werr W, Murata T, Hasebe M, Laux T.
  • 雑誌名: Development 巻: 141 ページ: 1660-1670
  • DOI: 10.1242/dev.097444
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Whole-Genome Sequence of Burkholderia sp. Strain RPE67, a Bacterial Gut Symbiont of the Bean Bug Riptortus pedestris (2014)
  • 著者名/発表者名: Takeshita K, Shibata TF, Nikoh N, Nishiyama T, Hasebe M, Fukatsu T, Shigenobu S, Kikuchi Y.
  • 雑誌名: Genome announcements 巻: 2 ページ: e00556-14
  • DOI: 10.1128/genomeA.00556-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Identification and characterization of an Arabidopsis mutant with altered localization of NIP5;1, a plasma membrane boric acid channel, reveals the requirement for D-galactose in endomembrane organization. (2014)
  • 著者名/発表者名: Uehara M, Wang S, Kamiya T, Shigenobu S, Yamaguchi K, Fujiwara T, Naito S, Takano J.
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 55 ページ: 704-714
  • DOI: 10.1093/pcp/pct191
  • 査読あり
• [図書] トランスクリプトーム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 門田幸二
  • 総ページ数: 240
  • 出版者: 共立出版
• [備考] HOWTO
  • URL: http://koke.asrc.kanazawa-u.ac.jp/HOWTO/
• [備考] (Rで)塩基配列解析
  • URL: http://www.iu.a.u-tokyo.ac.jp/~kadota/r_seq.html