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，生物多样性在全球范围内以惊人的速度下降。传统的生物多样性监测方法需要大量的时间和成本，并且被认为不足以全面观察生物多样性。使用环境DNA的生物学研究方法已经在国内和国际上开发为解决此问题的一种方法。在这项研究中，我们将建立一种使用无PCR的超深基因组测序覆盖所有DNA的元代表编码方法。通过将其应用于水体（河流，湖泊，海洋）的环境DNA研究中，我们将开发一种方法，使您可以立即通过收集和分析它立即掌握整个生物群（细菌，微生物，宏观生物）。一旦建立了这种方法，就可以通过单个环境DNA分析来掌握水体的整个生物。这项研究通过将其与现有调查方法的结果（例如捕获调查和环境DNA metabar编码为每个现有的生物群落编码）进行比较，验证了该方法的准确性，并确定可以认为是环境DNA方法的最终形式的方法。这项研究将开发用于通过无PCR的超深基因组测序收集所有DNA的技术，包括水库，湖泊和河流中的水收集，过滤，总DNA提取，通过连接，超深的整个基因组测序调整图书馆调整，整个基因组测序以及Metabar编码。今年，我们在先前的调查中进行了超深入的环境DNA样品（储层）。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，尽管此序列是几次，但发现完全不含PCR所需的DNA量，但它是通过PCR，因此我们将考虑一种从明年开始获得大量DNA样品的方法。因此，序列已经存在一定级别，人们认为该过程通常正在顺利进行。