パラボド目における底棲性鞭毛虫の多様性及び魚介類寄生虫の進化的起源の解明

阐明抛物目底栖鞭毛虫的多样性以及鱼类和贝类寄生虫的进化起源

• 批准号: 12J00007
• 负责人: 石川 奏太
• 金额: $ 1.73万
• 依托单位: University of Tsukuba
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2012
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2012-04-01 至 2015-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-12J00007/
• 关键词: キネトプラスチダ類; 魚介類寄生性鞭毛虫; 寄生性生活様式の獲得経緯; EST解析; 大規模分子系統解析; パラボド目鞭毛虫; キネトプラスチド類; 寄生性生活様式の起源; 進化プロセスの不均一性; 高性能計算; トランスクリプトーム解析; 寄生虫特異遺伝子の探索; パラボド目; 鞭毛虫; 分子系統解析

昨年度までの成果として、キネトプラスチダ類パラボド目に属する寄生性鞭毛虫Trypanoplasma borreli（魚介類住血虫）に加え、マボヤの「被嚢軟化症」原因寄生虫であり、Hirose et al. Dis. Aquat. Organ., 97(3):227-235, 2012にてパラボド目との近縁性が示唆されたAzuminobodo hoyamushiそれぞれの大量培養を行い、Illumina Hi-seq 2000によるシーケンシングから大量のトランスクリプトームデータを得た。最終年度であるH26年度では、まず上記トランスクリプトームデータのアセンブリを行った。アセンブリ後、先行研究（Deschamps et al. Mol. Biol. Evol. 28(1):53-58. 2011）を参考に、リボソームタンパク質遺伝子など系統間で保存的な遺伝子の網羅的探索を行うことで、計43遺伝子データの取得に成功した。それぞれの遺伝子について、自由生活性鞭毛虫を含むキネトプラスチド類12種より遺伝子アライメントを構築し、計6,842アミノ酸座位からなる大規模分子系統解析用データセットを作成した。このデータセットに基づく分子系統解析により、キネトプラスチダ類内部の系統関係およびT. borreliおよびA. hoyamushiの系統的位置を頑健に推測することに成功した。最終的に、T. borreliおよびA. hoyamushiはそれぞれパラボド目、ネオボド目という異なる系統に属し、これらの寄生種への進化が独立に起こったことが示された。さらに、T. borreliがパラボド目内部の底棲性自由生活虫であるProcryptobia solokiniに最も近縁であったのに対し、A. hoyamushiは宿主であるマボヤに同じく共生するCruzella marinaに最も近縁であることも示され、両者の寄生性獲得経緯に違いがあることが示唆された。

由于上一财年，除了属于动质体目 Paraboda 的寄生鞭毛虫 Trypanoplasma borreli（鱼类和贝类片状真菌）外，Hirose 等人。 :227-235, 2012，Azuminobodo 被认为与 Paraboda 密切相关。我们对每个凤梨进行大量培养，并使用 Illumina Hi-seq 2000 进行测序，获得大量转录组数据。在该项目的最后一年，即 2016 财年，我们首先组装了上述转录组数据。组装后，我们参考之前的研究（Deschamps et al. Mol. Biol. Evol. 28(1):53-58. 2011），对菌株间保守的基因进行了全面的搜索，例如核糖体蛋白基因。 ，我们成功获得了总共43个基因的数据。对于每个基因，我们构建了 12 个动质体物种（包括自由生活的鞭毛虫）的基因比对，并创建了包含总共 6,842 个氨基酸位点的大规模分子系统发育分析数据集。基于该数据集的分子系统发育分析成功推断了动质体内部的系统发育关系以及T. borreli和A. hoyamushi的系统发育位置。最后，研究表明，T. borreli 和 A. hoyamushi 分别属于不同的谱系，即 Parabodales 和 Neobodales，并且这些寄生物种的进化是独立发生的。此外，虽然 T. borreli 与 Procryptobia solokini（一种属于 Parabodales 目的底栖自由生活昆虫）关系最密切，但 A. hoyamushi 与 Cruzella marina 关系最密切，Cruzella marina 也与其宿主 Maboya 共生。两个物种之间获得寄生的过程存在差异。

项目成果

不均一な置換モデルを用いた分子系統解析プログラムの高速化

使用非均匀替换模型加速分子系统发育分析程序

• 发表时间: 2013
• 作者: 石川奏太;中尾昌宏;佐藤三久
• 通讯作者: 佐藤三久

配列組成の不均一性が分子系統解析の頑健性に及ぼす影響 : タンパク質コード遺伝子を想定したシミュレーションによる評価

序列组成异质性对分子系统发育分析稳健性的影响：通过假设蛋白质编码基因的模拟进行评估

• 发表时间: 2012
• 期刊: 統計数理(Proceedings of the Institute of StatisticaI Mathematics, 和文誌)
• 作者: 石川奏太;橋本哲男
• 通讯作者: 橋本哲男

RY- coding and non-homogeneous models ameliorate the maximum-likelihood inferences from nucleotide sequence data with parallel compositional heterogeneity.

RY 编码和非同质模型改善了具有平行组成异质性的核苷酸序列数据的最大似然推论。

• 发表时间: 2012
• 作者: Sohta Ishikawa. Yuji Inagaki;'letsuo Hashimoto
• 通讯作者: 'letsuo Hashimoto

Non-Homogeneous置換モデルに基づく進化系統樹推測のMPI/OpenMP HYBRID並列化：大規模計算システム向けプログラムの開発と性能評価.

基于非齐次替代模型的进化树推理的 MPI/OpenMP 混合并行化：大规模计算系统程序的开发和性能评估。

• 发表时间: 2014
• 期刊: 情報処理学会論文誌
• 作者: 石川奏太;中尾昌広;稲垣祐司;橋本哲男;佐藤三久.
• 通讯作者: 佐藤三久.

Non-Homogeneous置換モデルを搭載した系統解析プログラムのMPI/OpenMPハイブリッド並列化 : 大規模遺伝子データセットへの適用に向けて

配备非同质替换模型的系统发育分析程序的 MPI/OpenMP 混合并行化：面向大规模遗传数据集的应用

• 发表时间: 2014
• 期刊: ハイパフォーマンスコンピューテイングと計算科学シンポジウム(HPCS2014)論文集
• 作者: 石川奏太;中尾昌広;稲垣祐司;橋本哲男;佐藤三久
• 通讯作者: 佐藤三久