Development of nuclear DNA markers and long-read sequencing methods for environmental DNA

环境DNA核DNA标记和长读长测序方法的开发

• 批准号: 21H03654
• 负责人: 内井 喜美子
• 金额: $ 10.98万
• 依托单位: Osaka Ohtani University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21H03654/
• 关键词: 環境DNA; 核DNAマーカー; 長鎖配列解析; 種内変異; 長鎖塩基配列解析

環境DNA研究において、検出対象を種から種内変異へと拡張する動きが活発となっている。しかし、現状のアプローチ法にはいくつかの制約がある。まず、環境DNA分析で用いられる主要なDNAマーカーはミトコンドリアDNAマーカーである。しかしミトコンドリアDNAは母性遺伝をするため、個体群の遺伝構造や遺伝的多様性を評価する上で情報量が少ない。また、環境DNAメタバーコーディングは大量の塩基配列を一挙に解読できる点において種内変異解析に有用な手法であるが、主流となっている超並列シーケンサーでは数百塩基対という短いDNA配列の解析しかできず、遺伝変異に乏しい種や集団の種内多型の検出が難しい。このような制約を克服するため、核rRNA遺伝子領域における多型マーカーの開発による雌雄の情報を反映する遺伝構造解析法の確立と、環境DNA分析への長鎖配列解析法の適用を目指し、研究を進めた。2022年度までに、琵琶湖に生息するコイ科魚類を中心として、核DNAのrRNA遺伝子の18S rRNAから28S rRNAにまたがる領域のリファレンス配列を取得した。これらの配列を元に、日本在来系統と国外より持ち込まれた外来系統の交雑が進むコイ(Cyprinus carpio)個体群をモデルとし、両者を区別する核DNAマーカーを開発した。次に、本マーカーを用い、コイの地域個体群の遺伝構造を推定するための、超並列シーケンサーによる環境DNAメタバーコーディング法の開発を行った。さらに、琵琶湖のコイの地域個体群における遺伝構造を評価するため、湖一円のコイ繁殖生息地において環境DNA試料の採取を進めた。長鎖配列解析においては、2022年度までの検証により、読み取り精度の低さから改善が必要であったナノポアシーケンサーについて、新規試薬を使用することによる精度の改善が認められた。

Environmental DNA research, detection, species, intraspecific variation, expansion, activity, and development The law of the present situation is to restrict the situation. Environmental DNA analysis is used to determine the main DNA content. The amount of information available to assess the diversity of individual genetic structures and genetic heritage is small. In addition, environmental DNA analysis is difficult to identify intraspecific polytypes in populations with a large number of gene pairs, including those with a single nucleotide sequence and a single nucleotide sequence. To overcome these constraints, the development of polytypic DNA and the application of genetic structural analysis, environmental DNA analysis, and long-lock alignment analysis in the field of nuclear rRNA gene are being studied. In 2022, the center of the fish family, the 18S rRNA gene and the 28S rRNA gene were obtained. The nuclear DNA sequence of Cyprinus carpio individuals is different from that of foreign systems. The development of environmental DNA analysis methods for the estimation of genetic structure of subspecies and subspecies A review of the genetic structure of individual populations in the region of Biwa Lake and the collection of environmental DNA samples. Long lock column analysis in 2022, the year of identification, low accuracy of selection, improvement of accuracy, necessary, use of new test, recognition of improvement of accuracy

项目成果

環境DNAを用いた希少種個体群の健全性評価の可能性

使用环境 DNA 评估稀有物种种群健康的可能性

• 发表时间: 2022
• 作者: Taewoo Ryu;Marcela Herrera;Billy Moore;Michael Izumiyama;Erina Kawai;Vincent Laudet;Timothy Ravasi;内井喜美子
• 通讯作者: 内井喜美子

Evaluation of genetic diversity in an endangered fish Gnathopogon caerulescens using environmental DNA and its potential use in fish conservation

利用环境 DNA 评估濒危鱼类 Gnathopogon caerulescens 的遗传多样性及其在鱼类保护中的潜在用途

• DOI: 10.1002/edn3.408
• 发表时间: 2023
• 期刊: Environmental DNA
• 作者: Wakimura Kei;Uchii Kimiko;Kikko Takeshi
• 通讯作者: Kikko Takeshi

環境DNAによる種内変異解析と保全への展開

使用环境 DNA 进行种内变异分析及其在保护中的应用

• 发表时间: 2021
• 作者: Hiroshi Kameoka;Koji Ito;Junko Ono;Arisa Banno;Chisato Matsumura;Yuki Haga;Kazuto Endo;Satoshi Mizutani;Yoshinori Yabuki;原田周作;内井喜美子
• 通讯作者: 内井喜美子

Environmental DNA monitoring method of the commercially important and endangered fish Gnathopogon caerulescens

商业重要濒危鱼类Gnathopogon caerulescens的环境DNA监测方法

• DOI: 10.1007/s10201-021-00665-z
• 发表时间: 2021
• 期刊: Limnology
• 影响因子: 1.6
• 作者: Uchii Kimiko;Wakimura Kei;Kikko Takeshi;Yonekura Ryuji;Kawaguchi Riho;Komada Honoka;Yamanaka Hiroki;Kenzaka Takehiko;Tani Katsuji
• 通讯作者: Tani Katsuji

核rDNA-ITS領域を対象とした環境DNA分析によるコイの交雑レベル推定

通过针对核 rDNA-ITS 区域的环境 DNA 分析估计鲤鱼的杂交水平

• 发表时间: 2023
• 作者: 岡田経太;内井喜美子
• 通讯作者: 内井喜美子