Detection of the whole biota with environmental DNA measured PCR-free ultra-deep whole genome sequencing

用环境 DNA 检测整个生物群免 PCR 超深度全基因组测序

基本信息

批准号：
22K18429
负责人：
土居秀幸
金额：
$ 16.56万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
财政年份：
2022
资助国家：
日本
起止时间：
2022-06-30 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

生物多様性は人為的な要因により、地球規模で驚くべき速さで減少している。従来の生物多様性モニタリング手法は、多くの時間とコストを必要とし、生物多様性を網羅的に観察するには不十分と考えられている。それを解決する手法として、国内外で環境DNAを用いた生物調査手法が開発されてきた。本研究では、PCRフリー超深度全ゲノムシークエンスにより全DNAを網羅解析するメタバーコーディング手法を確立する。それを、水域（河川・湖沼・海洋）の環境DNA調査に応用することで、採水・分析するだけで全生物相（細菌ー微細生物ーマクロ生物）を一度に丸ごと把握できる手法を開発する。本手法が確立されれば、１度の環境DNA分析により水域の全生物相を把握することが可能となる。本研究では確立した手法と既存の調査手法である採捕調査や既存の生物群ごとの環境DNAメタバーコーディングによる結果と照らし合わせることでその確からしさを検証し、環境DNA手法の最終形ともいえる手法を確立する。本研究では、PCRフリー超深度全ゲノムシークエンスによる全DNAを網羅解析に関して、ため池、湖沼、河川での採水、濾過、全DNA抽出、ライゲーションによるライブラリ調整、超深度全ゲノムシークエンス、メタバーコーディングの技術を開発するものである。今年度については、これまでの調査で得られていた環境DNAサンプル（ため池）について超深度シークエンスを行った。またそのデータについて解析し、ある程度の種群が検出できることを確認した。一方で、今回のシークエンスは数回ではあるが、PCRを介しており、完全PCRフリーについてはさらにDNA量が数倍必要であることが判明したため、次年度以降大量のDNAサンプルを得る手法を検討する。よって、すでにシークエンスについてはある程度目処が立っており、概ね順調に進行していると考えられる。

由于人为因素，全球范围内的生物多样性正在以惊人的速度下降。传统的生物多样性监测方法需要大量的时间和成本，不足以全面观测生物多样性。为了解决这个问题，国内外已经开发出利用环境DNA的生物学研究方法。在本研究中，我们将建立一种元条形码方法，使用无PCR的超深度全基因组测序来全面分析所有DNA。通过将其应用于水体（河流、湖泊和海洋）的环境DNA调查，我们将开发一种仅通过对水进行采样和分析就可以一次性掌握整个生物群（细菌、微生物和大型生物）的方法。如果这种方法得以建立，将有可能通过一次环境DNA分析来了解水体的整个生物群。本研究通过与现有各生物类群的抽样调查、环境DNA宏条形码等研究方法的结果进行比较，验证了所建立方法的可靠性，可以说，该方法是该方法的最终形式。建立环境DNA方法。在本研究中，我们将采用免PCR的超深全基因组测序对所有DNA进行全面分析，包括水库、湖泊和河流的水样采集、过滤、总DNA提取、连接建库、超深全基因组测序、和元条形码有关。今年，我们对之前调查中获得的环境DNA样本（水库）进行了超深度测序。我们还分析了数据并确认可以检测到一定数量的物种组。另一方面，这个测序虽然做了好几次，但是是通过PCR完成的，而且发现完全不用PCR的话需要几倍量的DNA，所以我们会考虑从其中获取大量DNA样本的方法。明年开始。因此，相信该序列在某种程度上已经在望，并且进展顺利。