| 研究課題/領域番号 |
17K19426
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
村山 美穂 京都大学, 野生動物研究センター, 教授 (60293552)
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| 研究分担者 |
伊藤 英之 京都市動物園, 生き物・学び・研究センター, 研究教育係長(獣医師) (10779648)
大沼 学 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 主任研究員 (50442695)
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| 研究期間 (年度) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| キーワード | DNAメチル化 / 年齢推定 / 鳥類 / ペンギン / ゲノム |
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| 研究実績の概要 |
鳥類などの寿命の長い種については、例えば保全に必要な遺伝的多様性が、どの年齢集団、どの世代の個体間のものなのかは、大変重要であり、DNAによる年齢推定が実現できれば、野外での生態学的研究に画期的な進歩をもたらすことが期待できる。本研究では、鳥類において、哺乳類で報告された年齢に伴うメチル化変動の指標となる候補遺伝子の相同領域を調べ、メチル化と年齢の関連を解明する。さらに、野外調査に役立てるため、羽根などから抽出した微量DNAでも関連が見られるかを調べる。鳥類でも哺乳類と同じく関連性が見つかれば、野外での生態研究に大いに役立つ。メチル化には個体差があることが知られており、年齢推定の誤差の原因になる可能性がある。また哺乳類と鳥類で異なる傾向を示す場合には、進化的な意義を考察することができる。種間や個体間での比較により、そうしたメチル化の機能に関わる基礎情報も期待できる。
2019年度は、霊長類などで、血液、組織、糞の解析を比較し、糞からの年齢を3－5年の誤差で推定することに成功した。これにより、野生集団への応用の可能性が高まった。鳥類では、ハシボソミズナギドリの文献の相同領域をヤンバルクイナのゲノム配列でみいだし、プライマーをデザインして解析したところ、年齢との相関が見られなかったため、種に独自の領域を探索する必要があることがわかった。フンボルトペンギンのゲノムをバイサルフェイト処理して次世代シーケンサーで配列を解析し、年齢に伴ってメチル化が変化した領域の探索を開始した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
霊長類で、ヒトの年齢推定マーカー遺伝子として報告のあるELOVL2遺伝子等を用いた年齢推定の可能性を検討した。チンパンジー、ニホンザル、ニシゴリラで、従来の血液に加えて糞試料由来のDNAでも年齢推定の可能性を検討した。年齢推定の誤差は、チンパンジーで4.83才、ニホンザルで5.51才、ニシゴリラで3.84才であった。これらの結果から、野生個体においても、DNAメチル化を用いたある程度の年齢推定が可能であることが示された。霊長類で糞からの年齢推定に成功したことから、鳥類でも非侵襲的試料の応用が可能と考えられる。一方でヒトの年齢推定マーカー遺伝子は、鳥類の絶滅危惧種で本研究の対象としているヤンバルクイナやフンボルトペンギンでは年齢との関連が見いだされなかった。またハシボソミズナギドリで同定された7遺伝子についても年齢との相関は見られなかったことから、同じ鳥類でも種間差が大きく、種に独自の領域を探索する必要があると考えられた。
そこでフンボルトペンギン1個体から、次世代シークエンスを用い、塩基配列を取得した。得られた塩基配列の新規アセンブルを行い、ドラフトゲノムを作製した。作製したドラフトゲノムはデータベース登録中である。また、幼齢、若齢、老齢のフンボルトペンギン各1羽についてバイサルファイト処理をしてシークエンスを行った。当初計画のヤンバルクイナ、ペンギンに加え、イヌワシでも年齢情報のある飼育個体の試料を採取し、研究に供することができるようになった。
ヤンバルクイナのマイクロサテライト領域増幅用プライマー11セットを開発して、現在飼育下にあるヤンバルクイナ79個体を対象に遺伝的多様性を評価した。その結果、平均ヘテロ接合度の期待値は0.49であった。野生個体の年齢推定が可能になれば、このプライマーセットを用いて、世代ごとの遺伝的多様性を解析し、世代による増減を比較することができる。
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| 今後の研究の推進方策 |
糞からの年齢推定が成功したニホンザルやニシゴリラなどの霊長類において、野生集団への応用を進める。
フンボルトペンギンのドラフトゲノムをリファレンス配列として、幼齢、若齢、老齢のメチル化率を比較し、年齢に相関するメチル化部位を検索する予定である。ヤンバルクイナ、イヌワシなど他の絶滅危惧鳥類でも同様の解析を行う。
ヤンバルクイナの野生個体の試料を蓄積し、年齢推定が成功した際に可能になる世代間の多型解析の基礎データとするために、マイクロサテライトマーカーを用いた遺伝的多様性の解析を進める。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
本研究対象種のペンギン等の年齢既知の試料の解析では、先行研究のハシボソミズナギドリで報告された領域のメチル化率は、年齢との相関関係が得られなかった。延長し、ペンギンの若齢個体と高齢個体の全ゲノムを比較し、年齢によってメチル化率が変化する領域を新たに探索する。
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