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2022 年度 実績報告書

家系生態学:血縁情報から集団構造を解明する新しい理論的基盤の構築とその応用

研究課題

研究課題/領域番号 19K06862
研究機関国立研究開発法人水産研究・教育機構

研究代表者

秋田 鉄也  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主任研究員 (60625507)

研究分担者 中道 礼一郎  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主任研究員 (70401255)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
キーワード近親関係 / 個体数推定 / 集団構造 / ランダムフォレスト / 有効集団サイズ / 有効繁殖サイズ / 移動率推定 / 不偏推定量
研究実績の概要

本研究の目的は、集団構造の推定精度・サンプル数・DNAマーカー数の間にトレードオフがある点に着目することで、(1)複数の近親関係を同時に用いた集団構造の推定法の開発し、(2)より少ないDNAマーカー数やサンプル数から近親判別や個体数推定(N)を実施するアルゴリズムを開発することで、様々な状況に応じたサンプル数や予算規模のもとで集団構造を明らかにする理論的基盤を整備することであった。本研究期間全体を通じて、以下のような成果があった。
・少数のサンプルから見出された半兄弟関係を使った、有効集団サイズ(Ne)の不偏推定量を開発した(Akita 2020, Heredity)。この成果により、サンプル割合が小さい場合でも意味のある推定値を得られるようになった(上記2に相当)。
・サンプルから見出された半兄弟と親子の両方の関係を使って、Ne/Nを不偏推定する理論(Akita 2020, Ecol.Evol.)と集団間の移動個体数(率)を不偏推定する理論(Akita 2022, Mol.Ecol.Resour.)を開発した。これらの成果により、近親情報だけで生態学的に重要な量を推定する枠組みが示された(上記1に相当)。
・機械学習を利用した近親判別アルゴリズムを開発し(Tsukahara et al. 投稿準備中)、既存のソフトと比較して個体数推定に特に有効であることを示した(上記2に相当)。
・上記の取り組みと関連して海外研究者を招聘し、国際シンポジウムを第38回個体群生態学会大会中に開催した。さらに、招待講演や解説論文(和文)執筆によって、手法の普及に尽力した。
新たに明らかになった課題は、DNAマーカー数を十分大きくしても、半兄弟関係を遠い近親関係(半いとこなど)と高精度で区別するのが困難である点である。今後は、連鎖するDNAマーカーを利用して情報量を増やすことなどが求められるだろう。

  • 研究成果

    (11件)

すべて 2023 2022

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (7件) (うち国際学会 3件、 招待講演 5件) 学会・シンポジウム開催 (1件)

  • [雑誌論文] 家系生態学:ゲノム情報から近年の生態情報を抽出して希少種保全に貢献する2023

    • 著者名/発表者名
      秋田 鉄也
    • 雑誌名

      Jxiv

      巻: - ページ: 1~18

    • DOI

      10.51094/jxiv.279

    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] The detailed population genetic structure of the rare endangered latid fish akame Lates japonicus with extremely low genetic diversity revealed from single-nucleotide polymorphisms2023

    • 著者名/発表者名
      Naito Takuya、Nakayama Kouji、Takeshima Hirohiko、Hashiguchi Yasuyuki、Akita Tetsuya、Yamasaki Yo Y.、Mishina Tappei、Takeshita Naohiko、Nagano Atsushi J.、Takahashi Hiroshi
    • 雑誌名

      Conservation Genetics

      巻: - ページ: 1~13

    • DOI

      10.1007/s10592-023-01517-2

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Estimating contemporary migration numbers of adults based on kinship relationships in iteroparous species2022

    • 著者名/発表者名
      Akita Tetsuya
    • 雑誌名

      Molecular Ecology Resources

      巻: 22 ページ: 3006~3017

    • DOI

      10.1111/1755-0998.13682

    • 査読あり
  • [学会発表] 遺伝的多様性の評価・モニタリングの展開と課題-ポスト2020生物多様性枠組に向けて2023

    • 著者名/発表者名
      秋田 鉄也
    • 学会等名
      第70回日本生態学会大会
    • 招待講演
  • [学会発表] 家系生態学:ゲノム情報から近年の生態情報を抽出して希少種保全に貢献する2022

    • 著者名/発表者名
      秋田 鉄也
    • 学会等名
      令和4年度 水産育種研究会 定例シンポジウム
    • 招待講演
  • [学会発表] Close-kin mark-recapture method for estimating spawning stock biomass: theory and its preliminary application to Pacific bluefin tuna2022

    • 著者名/発表者名
      塚原 洋平、松浦 愛子、秋田 鉄也
    • 学会等名
      第38回個体群生態学会大会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Detailed kinship estimation for detecting bias among breeding families in a reintroduced population of endangered bagrid catfish, Tachysurus Ichikawai2022

    • 著者名/発表者名
      水野 ひなの、中山 耕至、秋田 鉄也、橋口 康之、大杉 奉功、武島 弘彦
    • 学会等名
      第38回個体群生態学会大会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Causes and consequences of life-history variation in wild populations: relating individual fitness to population dynamics and local adaptation using a pedigree analysis2022

    • 著者名/発表者名
      野田 祥平、秋田 鉄也、武島 弘彦、佐藤 拓哉
    • 学会等名
      第38回個体群生態学会大会
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ダム湖の外来魚オオクチバスにおける新たな駆除効果の評価方法の開発;大規模DNA分析を用いた高精度近親関係解析による個体数推定法の適用2022

    • 著者名/発表者名
      奥村 健太、野原 健司、井戸 啓太、坂本 正吾、稲川 崇史、沖津 二朗、松崎 厚史、佐々木良浩、大杉 奉功、秋田 鉄也、田原 大輔、武島 弘彦
    • 学会等名
      日本緑化工学会・日本景観生態学会・応用生態工学会3学会合同大会
  • [学会発表] ゲノムワイドSNPを用いた家系解析手法の確立とアマゴ野生集団への適用2022

    • 著者名/発表者名
      野田 祥平、秋田 鉄也、武島 弘彦、佐藤 拓哉
    • 学会等名
      生物多様性のDNA情報学 2022
  • [学会・シンポジウム開催] Ecological inference based on kinship assignment: a new approach to obtain contemporary information from genetic data2022

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公開日: 2023-12-25  

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