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2012 年度 実績報告書

次世代大量ミトゲノム解析による魚類多様性研究の新展開:サンガー法から超並列法へ

研究課題

研究課題/領域番号 23370041
研究機関東京大学

研究代表者

西田 睦  東京大学, 大気海洋研究所, 名誉教授 (90136896)

研究期間 (年度) 2011-04-01 – 2014-03-31
キーワード進化 / 集団・種多様性 / 遺伝的多様性
研究概要

我々はミトコンドリア全ゲノム(ミトゲノム)分析によって、大規模系統研究を開拓・推進し、魚類の包括的系統枠の概要を明らかにすることに成功した。しかし、魚類多様化の理解を高めるには、分析種数をさらに多くして系統樹の密度を高める必要性が明確になってきた。幸い、高速超並列次世代シーケンス技術により、多数試料についてミトゲノムのシーケンシングが可能となったが、まだ大きな困難がある。とくに、多数種のDNAを扱うため、必然的に質の良くないDNA試料も頻繁に対象にしなくてはならず、次世代シーケンサーを効率的に活用できない状況にある。そこで本研究では、この困難を、ミトゲノム断片を濃縮する技術の適用を突破口にして解決し、魚類の大規模系統研究の飛躍的高密度化への道を切り拓くことを目的とする。
質の良くないDNA試料からミトゲノム断片の濃縮を達成するために、初年度は、化石霊長類由来のDNA試料などからミトコンドリアゲノム断片が濃縮されたという報告のあるCapture-on-beads 法(Maricic et al., 2010)の条件検討を進めた。本年度は、大量のサンプルに対するインデクス化(タグ付加)の効率化を図るために、新たに報告されたDouble indexing法(Kicher et al., 2011)を導入し、実験条件の検討を行い、本格的な大量分析を実施するための実験条件をほぼ明らかにすることができた。また、ロングPCRによりミトコンドリアゲノムを濃縮する方法についても、適用条件の検討を進め、サンプルのタグ付加にParallel tagged sequencing法(Meyer et al., 2008)を導入し、タモロコの48サンプルについて、試験的に次世代シーケンスを行った。その結果、各サンプル平均冗長度約30倍のミトコンドリアゲノムシーケンスに成功した。

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

当初より計画していた通り、Capture-on-beads 法(Maricic et al., 2010)をアユ・サンプルに適用し、試薬の濃度や反応時間などの基本的実験条件について検討を進めるとともに、Double indexing法(Kicher et al., 2011)を導入し、サンプルのインデクス化(タグ付加)の実験条件がかなり明らかになった。特に、Capture-on-beads 法では、ミトコンドリアゲノムの濃縮に必要な、ベイトの作成条件、ベイトによるミトコンドリアゲノムの濃縮に最適な反応時間などの詳細が明らかとなり、Double indexing法では、タグ付加後のサンプルや、それらをプールしたシーケンスライブラリーの分子数の計測に、新たにリアルタイムPCRを導入し、最適な調整が可能となってきた。また、ロングPCRによりミトコンドリアゲノムの長断片が濃縮可能なサンプルについては、サンプルのタグ付加にParallel tagged sequencing法(Meyer et al., 2008)を導入することにより、魚類試料への適用のための実験条件が明確になった。この方法においては、蛍光試薬によるタグ付加サンプルの分子数計測を導入し、リアルタイムPCRによるシーケンスライブラリーの分子数計測と合わせて、最適なシーケンスライブラリーの調整が可能となった。以上の様に、「おおむね順調に進展している」と言える。

今後の研究の推進方策

本年度は、具体的な課題として挙げているミトコンドリアゲノミクスによる「アユの高精度集団構造」の解析と「テンジクダイ科の高密度系統樹」の構築の完成を図る.昨年度までに、ロングPCRによる濃縮が可能なサンプルについては、Parallel tagged sequencing法が有効に機能することが明確になり、実験条件を確立できた。また、質の良くないDNA試料に対して有効な、Capture-on-beads 法とDouble indexing法の実験条件もほぼ明らかになった。以上のように、実験条件が明確になった3つの方法を駆使して、本格的な大量分析を実施する.サンプルの質に合わせて分析方法を選択し、課題の完成を達成するとともに、「アゴハゼの高精度集団構造」、「琵琶湖固有種の高精度集団構造」や「海産カジカ類の高密度系統樹」などのその他の魚種についても、積極的に大量分析に挑戦して、最終的には、次世代シーケンサーを効率的に活用した魚類の大規模系統研究の飛躍的高密度化への道を切り拓く。

  • 研究成果

    (24件)

すべて 2013 2012

すべて 雑誌論文 (11件) (うち査読あり 11件) 学会発表 (13件) (うち招待講演 1件)

  • [雑誌論文] Phylogeny and biogeography of highly diverged freshwater fish species (Leuciscinae, Cyprinidae, Teleostei) inferred from mitochondrial genome analysis.2013

    • 著者名/発表者名
      Imoto, J. M., K. Saitoh, T. Sasaki, T. Yonezawa, J. Adachi, Y. P. Kartavtsev, M. Miya, M. Nishida, N. Hanzawa
    • 雑誌名

      Gene

      巻: 514 ページ: 112-124

    • DOI

      doi:10.1016/j.gene.2012.10.019

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Mitogenomic Evidence for an Indo-West Pacific Origin of the Clupeoidei (Teleostei: Clupeiformes).2013

    • 著者名/発表者名
      Lavoue, S., M. Miya, P. Musikasinthorn, Wei-Jen Chen, M. Nishida
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 8(2) ページ: e56485

    • DOI

      doi:10.1371/journal.pone.0056485

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sub-Functionalization of Duplicated Genes in the Evolution of Nine‐Spined Stickleback Hatching Enzyme.2013

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi, M., H. Takahashi, Y. Takehana, K. Naruse, M. Nishida
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Zoology Part B: Molecular and Developmental Evolution

      巻: 320b ページ: 140-150

    • DOI

      doi:10.1002/jez.b.22490

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Adaptive evolution of fish hatching enzyme: one amino acid substitution results in differential salt dependency of the enzyme.2013

    • 著者名/発表者名
      Kawaguchi, M., S. Yasumasu, A. Shimizu, N. Kudo, K. Sano, I. Iuchi, M. Nishida
    • 雑誌名

      The Journal of Experimental Biology

      巻: 216 ページ: 1609-1615

    • DOI

      doi:10.1242/jeb.069716

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Remarkable consistency of exon-intron structure of hatching enzyme genes and molecular phylogenetic relationships of teleostean fishes.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Kawaguchi, S. Lavoue, J. Hiroi, H. Hayano, I. Iuchi, S. Yasumasu, M. Nishida
    • 雑誌名

      Environmental Biology of Fishes

      巻: 94 ページ: 567-576

    • DOI

      10.1007/s10641-011-9920-1

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparable ages for the independent origins of electrogenesis in African and South American weakly electric fishes.2012

    • 著者名/発表者名
      S. Lavoue, M. Miya, M. E. Arnegard, J. P. Sullivan, C. D. Hopkins, M. Nishida
    • 雑誌名

      PLoS ONE

      巻: 7(5) ページ: e36287

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0036287

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A molecular timescale for the evolution of the African freshwater fish family Kneriidae (Teleostei: Gonorynchiformes).2012

    • 著者名/発表者名
      S. Lavoue, M. Miya, T. Moritz, M. Nishida
    • 雑誌名

      Ichthyological Research

      巻: 59 ページ: 104-112

    • DOI

      10.1007/s10228-011-0258-7

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Preface: Micro-and macroevolution of fishes.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida and K. Maekawa
    • 雑誌名

      Environmental Biology of Fishes

      巻: 94 ページ: 503-504

    • DOI

      10.1007/s10641-012-0008-3

    • 査読あり
  • [雑誌論文] A set of SNPs near or within STR regions useful for discriminating native Lake Biwa and introduced “Eurasian” strains of common carp.2012

    • 著者名/発表者名
      K. Mabuchi, H. Song, H. Takeshima, M. Nishida
    • 雑誌名

      Conservation Genetics Resources

      巻: 4 ページ: 649-652

    • DOI

      10.1007/s12686-012-9613-x

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Hidden Diversity in a Reef-Dwelling Sea Slug, Pteraeolidia ianthina (Nudibranchia, Aeolidina), in the Northwestern Pacific.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Yorifuji, H. Takeshima, K. Mabuchi, M. Nishida
    • 雑誌名

      Zoological Science

      巻: 29 ページ: 359-367

    • DOI

      10.2108/zsj.29.359

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Differential gene expression in juvenile polyps of the coral< i> Acropora tenuis</i> exposed to thermal and chemical stresses.2012

    • 著者名/発表者名
      I. Yuyama, Y. Ito, T. Watanabe, M. Hidaka, Y. Suzuki, M. Nishida
    • 雑誌名

      Journal of Experimental Marine Biology and Ecology

      巻: 430-431 ページ: 17-24

    • DOI

      10.1016/j.jembe.2012.06.020

    • 査読あり
  • [学会発表] 琉球列島におけるフナの分布と生息場所:在来フナと移植フナの比較(日本魚類学会論文賞)2012

    • 著者名/発表者名
      高田未来美・立原一憲・西田 睦
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] ベトナムで採集された分布域最南端のアユの遺伝的特徴2012

    • 著者名/発表者名
      武島弘彦・Hau D. TRAN・木下 泉・井口恵一朗・西田 睦
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] 核遺伝子配列から推定された日本産ヨシノボリ属魚類の系統関係2012

    • 著者名/発表者名
      山﨑 曜・西田 睦・鈴木寿之・向井貴彦・渡辺勝敏
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] Multiplex PCR判別法を用いた琉球列島在来・移植フナの判別とそれらの分布の詳細2012

    • 著者名/発表者名
      高田未来美・立原一憲・西田 睦
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] ミトコンドリアゲノム全長配列から推定されたダルマガレイ科魚類の系統関係2012

    • 著者名/発表者名
      佐藤 崇・宮 正樹・西田 睦
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] バイカルカジカ類の進化研究の面白さ. 2012年度日本魚類学会年会(シンポジウム「バイカル湖におけるカジカ類の起源,適応放散と種分化」総合議論)2012

    • 著者名/発表者名
      西田睦
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] 馬渕浩司:バイカルカジカ類の種間系統を解く試みから. 2012年度日本魚類学会年会(シンポジウム「バイカル湖におけるカジカ類の起源,適応放散と種分化」総合議論)2012

    • 著者名/発表者名
      馬渕浩司
    • 学会等名
      2012年度日本魚類学会年会
    • 発表場所
      水産大学校,山口県下関市
    • 年月日
      20120921-20120924
  • [学会発表] 遺伝分析から見た三方湖周辺水域におけるフナの種内系統構成2012

    • 著者名/発表者名
      武島弘彦
    • 学会等名
      三方湖自然再生フォーラム
    • 発表場所
      福井県三方青年の家,福井県
    • 年月日
      20120825-20120826
  • [学会発表] 福井県三方湖周辺水域におけるフナの遺伝的個体群構造2012

    • 著者名/発表者名
      武島弘彦・松崎慎一郎・高田未来美・児玉晃治・前田英章・西田 睦
    • 学会等名
      第19回信州魚類研究会
    • 発表場所
      信州大農学部付属野辺山農場,長野県南佐久郡
    • 年月日
      20120804-20120805
  • [学会発表] Lake Biwa as a refuge of native Japanese common carp2012

    • 著者名/発表者名
      K. Mabuchi, H. Song, H. Takeshima, K. Nakai, H. Senou and M. Nishida
    • 学会等名
      2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
    • 発表場所
      Lake Biwa, Otsu, Shiga, Japan
    • 年月日
      20120708-20120713
  • [学会発表] Phylogenetic analysis of syngnathoid fishes based on whole mitochondrial genome sequences:Limits and intrarelationships of the "Syngnathoidei".2012

    • 著者名/発表者名
      H. Song, K. Mabuchi, T. P. Satoh, M. Miya, M. Nishida
    • 学会等名
      Fish Barcode of Life World Conference
    • 発表場所
      麗水(Yeosu), Korea
    • 年月日
      20120612-20120614
  • [学会発表] Fish mitochondrial phylogenomics and DNA barcoding.2012

    • 著者名/発表者名
      M. Nishida and M. Miya
    • 学会等名
      Fish Barcode of Life World Conference
    • 発表場所
      麗水(Yeosu), Korea
    • 年月日
      20120612-20120614
    • 招待講演
  • [学会発表] ムカデミノウミウシに潜む遺伝的多様性2012

    • 著者名/発表者名
      依藤 実樹子・武島弘彦・馬渕浩司・西田 睦
    • 学会等名
      日本貝類学会2012年度大会
    • 発表場所
      東京家政学院, 東京
    • 年月日
      20120414-20120415

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公開日: 2014-07-24  

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