非モデル生物におけるゲノム解析法の確立

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 22128008
• Research Institution: Kanazawa University
• Principal Investigator: 西山 智明 金沢大学, 学際科学実験センター, 助教 (50390688)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 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)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ゲノムアセンブリ / 遺伝学的地図 / RNA-seq / 計数比較

Outline of Annual Research Achievements

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。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Cockroach GABAB receptor subtypes: molecular characterization, pharmacological properties and tissue distribution. (2015)
  • Author(s): Blankenburg, S., Balfanz, S., Hayashi, Y., Shigenobu, S., Miura, T., Baumann, O., Baumann, A., and *Blenau, W.
  • Journal Title: Neuropharmacology Volume: 88 Pages: 134-144
  • DOI: 10.1016/j.neuropharm.2014.08.022.
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The Evolutionary History of Termites as Inferred from 66 Mitochondrial Genomes (2015)
  • Author(s): Thomas Bourguignon, Nathan Lo, Stephen L. Cameron, Jan Sobotnik, Yoshinobu Hayashi, Shuji Shigenobu, Dai Watanabe, Yves Roisin, Toru Miura and Theodore A. Evans
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 32 Pages: 406-421
  • DOI: 10.1093/molbev/msu308
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] A plant U-box protein, PUB4, regulates asymmetric cell division and cell proliferation in the root meristem (2015)
  • Author(s): 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
  • Journal Title: Development Volume: 142 Pages: 444-453;
  • DOI: 10.1242/dev.113167
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mutations in Plastidial 5-Aminolevulinic Acid Biosynthesis Genes Suppress a Pleiotropic Defect in Shoot Development of a Mitochondrial GABA Shunt Mutant in Arabidopsis (2015)
  • Author(s): Toyokura K, Yamaguchi K, Shigenobu S, Fukaki H, Tatematsu K, Okada K
  • Journal Title: Plant Cell Physiology Volume: 56 Pages: 1229-1238
  • DOI: 10.1093/pcp/pcv050
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] NMDA receptor activation upstream of methyl farnesoate signaling for short day-induced male offspring production in the water flea, Daphnia pulex (2015)
  • Author(s): Kenji Toyota, Hitoshi Miyakawa, Katsushi Yamaguchi, Shuji Shigenobu, Yukiko Ogino, Norihisa Tatarazako, Shinichi Miyagawa and Taisen Iguchi
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 16 Pages: 186
  • DOI: 10.1186/s12864-015-1392-9
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] An Arabidopsis thaliana copper-sensitive mutant suggests a role of phytosulfokine in ethylene production (2015)
  • Author(s): Tao Wu, Takehiro Kamiya, Hiroko Yumoto, Naoyuki Sotta, Yamaguchi Katsushi, Shuji Shigenobu, Yoshikatsu Matsubayashi and Toru Fujiwara
  • Journal Title: Journal of experimental botany Volume: 66 Pages: 3657-3667
  • DOI: 10.1093/jxb/erv105
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Performance comparison of second- and third-generation sequencers using a bacterial genome with two chromosomes (2014)
  • Author(s): Miyamoto M, Motooka D, Gotoh K, Imai T, Yoshitake K, Goto N, Iida T, Yasunaga T, Horii T, Arakawa K, Kasahara M, Nakamura S
  • Journal Title: BMC Genomics Volume: 15 Pages: 699
  • DOI: 10.1186/1471-2164-15-699
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Methylome diversification through changes in DNA methyltransferase sequence specificity (2014)
  • Author(s): Furuta, Y., Namba-Fukuyo, H., Shibata, T.F., Nishiyama, T., Shigenobu, S., Suzuki, Y., Sugano, S., Hasebe, M., and Kobayashi, I
  • Journal Title: PLoS genetics Volume: 10 Pages: e1004272
  • DOI: 10.1371/journal.pgen.1004272
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of extreme desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • Author(s): 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.
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 5 Pages: 4784
  • DOI: doi:10.1038/ncomms5784
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Development of new PCR primers by comparative genomics for the detection of Helicobacter suis in gastric biopsy specimens (2014)
  • Author(s): 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.
  • Journal Title: Helicobacter Volume: 19 Pages: 260-271
  • DOI: 10.1111/hel.12127
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] WOX13-like genes are required for reprogramming of leaf and protoplast cells into stem cells in the moss Physcomitrella patens (2014)
  • Author(s): 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.
  • Journal Title: Development Volume: 141 Pages: 1660-1670
  • DOI: 10.1242/dev.097444
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Whole-Genome Sequence of Burkholderia sp. Strain RPE67, a Bacterial Gut Symbiont of the Bean Bug Riptortus pedestris (2014)
  • Author(s): Takeshita K, Shibata TF, Nikoh N, Nishiyama T, Hasebe M, Fukatsu T, Shigenobu S, Kikuchi Y.
  • Journal Title: Genome announcements Volume: 2 Pages: e00556-14
  • DOI: 10.1128/genomeA.00556-14
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] 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)
  • Author(s): Uehara M, Wang S, Kamiya T, Shigenobu S, Yamaguchi K, Fujiwara T, Naito S, Takano J.
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 55 Pages: 704-714
  • DOI: 10.1093/pcp/pct191
  • Peer Reviewed
• [Book] トランスクリプトーム解析 (2014)
  • Author(s): 門田幸二
  • Total Pages: 240
  • Publisher: 共立出版
• [Remarks] HOWTO
  • URL: http://koke.asrc.kanazawa-u.ac.jp/HOWTO/
• [Remarks] (Rで)塩基配列解析
  • URL: http://www.iu.a.u-tokyo.ac.jp/~kadota/r_seq.html