全ゲノム比較解析によるオニヒトデ属の種分化要因の解明

通过全基因组比较分析阐明老鼠属的物种形成因素。

基本信息

批准号：
18J23317
负责人：
湯淺英知
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Tokyo Institute of Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

前年度では核ゲノム配列を構築したサンプル間のみでしか種間比較を行えておらず、また種特異的な遺伝子を解析対象に含めることができていなかった。前年度の課題を踏まえて、本年度は①集団遺伝学解析と②GO/KEGGエンリッチメント解析を実施してさらなるオニヒトデ種間の違いを捉えることを試みた。① 集団遺伝学解析：リファレンス配列に各サンプルのリードをアライメントすることで呼び出したSNP情報から系統解析とADMIXTURE解析を実施した。系統解析からオニヒトデ3種はミトコンドリアゲノムと核ゲノムの両方で明確に異なるクレードに別れることが示され、ミトコンドリア部分配列に基づく従来の分類を支持する結果が得られた。しかしながら、核ゲノムの系統樹においてハワイ個体がミトコンドリアゲノムの系統樹から想定されるよりも他の太平洋集団から大きく分化していることが確認された。さらに、ADMIXTURE解析においてもハワイ個体が他の太平洋集団と異なる集団構造を有していることが確認された。本研究はミトコンドリアだけでは見落とされていた太平洋種内におけるハワイの分化をゲノムレベルで示すことができた。② GO/KEGGエンリッチメント解析：種間で違いが大きい遺伝子グループの機能的な偏りから各種での特徴の検出を試みた。その結果、遺伝子領域での構造多型や地域適応に繋がる可能性のある遺伝子候補を見つけることができた。初年度にオニヒトデのゲノム解析を進める中で偶然発見された未報告の菌(COTS27と命名)については、研究結果を取りまとめてMicrobiome誌に発表した。COTS27とオニヒトデの具体的な共生関係までは明らかにできなかったが、インド－太平洋のオニヒトデから普遍的に見つかっていることから重要な役割を担っている可能性が高く、報告者が構築したゲノム情報は解析基盤として今後の研究に寄与することができる。

前一年，种间比较只能在已构建核基因组序列的样本之间进行，物种特异性基因无法纳入分析。基于去年的挑战，今年我们试图通过进行（1）种群遗传分析和（2）GO/KEGG 富集分析来进一步了解棘冠海星物种之间的差异。 ①群体遗传分析：通过将每个样本的reads与参考序列比对，检索SNP信息，进行系统发育分析和ADMIXTURE分析。系统发育分析表明，三种棘冠海星的线粒体和核基因组均分为不同的进化枝，支持基于线粒体部分序列的常规分类。然而，核基因组的系统发育树证实，夏威夷个体与其他太平洋人群的差异性比线粒体基因组系统发育树的预期更大。此外，ADMIXTURE 分析还证实夏威夷个体具有与其他太平洋种群不同的种群结构。这项研究能够在基因组水平上证明夏威夷物种与太平洋物种之间的差异，而这一点仅在线粒体中就被忽视了。 ② GO/KEGG富集分析：我们试图从物种间差异较大的基因组的功能偏差中检测每个物种的特征。结果，我们能够找到可能导致遗传区域结构多态性和区域适应的候选基因。关于第一年在对棘冠海星进行基因组分析时意外发现的一种未被报道的细菌（名为COTS27），研究结果被总结发表在《Microbiome》杂志上。尽管无法阐明 COTS27 与棘冠海星之间的具体共生关系，但它很可能发挥着重要作用，因为它在印度-太平洋地区的棘冠海星中普遍存在，并且报告者构建的基因组信息可以为未来的研究提供分析基础。