生態ゲノミクスで豪州ヒノキにおける環境適応プロセスを復元する

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13J06059
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 阪口 翔太 東京大学, 総合文化研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: ヒノキ / オーストラリア / 針葉樹 / 高密度連鎖地図 / RAD-seq

Outline of Annual Research Achievements

豪州ヒノキ複合種はオーストラリア大陸全域に分布を拡大した系統群であり，砂漠・温帯・熱帯サバンナという多様な気候下で生育している．本研究では，この豪州ヒノキを対象にした生態ゲノミクスを展開することで，本種群における環境適応の遺伝的基盤を解明するとともに，遺伝的適応がその後の集団サイズや生態ニッチの拡大にどのように寄与したのかを解明することを目的としている．
平成26年度では，豪州ヒノキ複合種について連鎖地図を作成することを目的とし研究を行った．裸子植物である豪州ヒノキにおいては，種子に含まれる胚乳組織が半数性であることから，同一母樹から採取した胚乳組織を遺伝解析することで，連鎖地図を作成することが可能である．そこで，平成25年度に大量の遺伝マーカーを生成することのできたRAD-seq解析とEST-SSR解析により，高密度連鎖地図を作成することとした．解析の結果，4,280マーカーが11連鎖群に座上する連鎖地図が構築され，マップカバー率は0.99を超えた．連鎖群数は豪州ヒノキの染色体数に対応していた．
この基盤地図の有用性を検証するため，複合種を構成する2種（C. glaucophyllaとC. gracilis）の集団試料を同じくRAD-seq解析に供し，得られた多型マーカーと基盤連鎖地図との対応を調べたところ，873多型マーカーが地図上にマッピングされた．マッピングされた多型マーカーに基づいて，2種間での交雑現象を解析したところ，連鎖群上でのゲノム混合率にばらつきがあり，例えば交雑個体の第1連鎖群の先頭部ではC. gracilisのゲノム組成が非常に高いことが明らかになった．以上の解析から，今年度作成した高密度連鎖地図は豪州ヒノキの生態ゲノミクス解析に応用可能であることが示された．

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本年度は豪州ヒノキにおいて初めて連鎖地図を作成することに成功し，その地図を集団多型解析に応用できることを確かめることができた．この成果から，当初の研究実施計画に即して順調に研究が進展していると評価した．

Strategy for Future Research Activity

RAD-seq解析で得られた基盤連鎖地図に基づいて，複合種の様々な種ペアに関してゲノムスキャン解析を行い，ペアの間でゲノムの分化パターンを比較する．また，降水勾配に沿って分布している集団を対象にRNA-seq解析を行い，集団統計学的解析によって自然選択の影響を受けている候補遺伝子を抽出する予定である．

Research Products

• [Journal Article] Development of nuclear microsatellite markers for the Tasmanian endemic conifer Diselma archeri Hook. F. (Cupressaceae) (2014)
  • Author(s): Sakaguchi, S., Worth, J., Jordan, G., Thomas, P. and Ito, M.
  • Journal Title: Conservation Genetics Resources Volume: なし
  • DOI: 10.1007/s12686-014-0368-4
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Development of nuclear and mitochondrial microsatellite markers for the relictual conifer genus Athrotaxis (Cupressaceae) (2014)
  • Author(s): Sakaguchi, S., Worth, J., Jordan, G., Thomas, P. and Ito, M.
  • Journal Title: Conservation Genetics Resources Volume: なし
  • DOI: 10.1007/s12686-014-0400-8
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Environmental niche modelling fails to predict Last Glacial Maximum refugia: niche shifts, microrefugia or incorrect palaeoclimate estimates? (2014)
  • Author(s): Worth, J., Williamson, G., Sakaguchi, S., Nevill, P., Jordan, G.
  • Journal Title: Global Ecology and Biogeography Volume: 23 Pages: 1186-1197
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 地理情報システム技術を用いた歴史生物地理学的解析 (2014)
  • Author(s): 岩崎貴也・阪口翔太・横山良太・高見泰興・大澤剛士・池田紘士・陶山佳久
  • Journal Title: 日本生態学会誌 Volume: 64 Pages: 183-199
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] 豪州ヒノキの候補遺伝子解析 (2015)
  • Author(s): 阪口翔太, 上野真義, 津村義彦, 伊藤元己, David Bowman, Lynda Prior, Michael Crisp, 井鷺裕司
  • Organizer: 第126回日本森林学会
  • Place of Presentation: 北海道大学（北海道札幌市）
  • Year and Date: 2015-03-27
• [Presentation] 歴史的な景観変化が地域集団の分布・デモグラフィに及ぼす影響 (2015)
  • Author(s): 阪口翔太, David Bowman, Lynda Prior, Michael Crisp, Linde Celeste, 津村義彦, 伊藤元己, 井鷺裕司
  • Organizer: 第62回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島大学（鹿児島県鹿児島市）
  • Year and Date: 2015-03-19
  • Invited
• [Presentation] 高密度連鎖地図上でのヒノキ科Callitris属のゲノム分化推定 (2015)
  • Author(s): 阪口翔太, 杉野壮, Michael Crisp, 永野惇, 本庄三恵, 工藤洋, 津村義彦, 伊藤元己, 井鷺裕司
  • Organizer: 日本植物分類学会第14回大会
  • Place of Presentation: 福島大学（福島県福島市）
  • Year and Date: 2015-03-07
• [Presentation] Plant demographic responses to the past environmental changes: lessons to predict the future population consequences (2015)
  • Author(s): S. Sakaguchi
  • Organizer: Contribution of Genetics to Plant Conservation, FAPESP-JSPS Joint Research Workshop 2015
  • Place of Presentation: Piracicaba, Brazil
  • Year and Date: 2015-02-03
  • Invited
• [Presentation] オーストラリア産ヒノキ科 3 属の EST-SSR マーカーの開発と系統地理学的評価 (2014)
  • Author(s): 阪口翔太, James Worth, Greg Jordan, David Bowman, Lynda Prior , Michael Crisp, Philip Thomas, 伊藤元己, 井鷺裕司
  • Organizer: 森林遺伝育種学会第3回大会
  • Place of Presentation: 東京大学（東京都文京区）
  • Year and Date: 2014-11-07