河川水生昆虫カワゲラの環境適応と遺伝的分化：ゲノムとタンパク質の進化

河流水生昆虫石蝇的环境适应和遗传分化：基因组和蛋白质进化

• 批准号: 13F03366
• 负责人: 渡辺 幸三
• 金额: $ 1.47万
• 依托单位: Ehime University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2013
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2013-04-01 至 2016-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-13F03366/
• 关键词: 生物多様性; 次世代シークエンサー; 河川; 水生昆虫; ゲノム; 適応進化; 気候変動; オミックス; 遺伝子発現; 国際研究者交流; 進化; 河川環境; 自然選択; 遺伝的多様性

気候勾配に沿った札幌・仙台・岐阜・松山の４地域の河川から，45種・1457個体の水生昆虫カワゲラの幼生個体を採取した。また，現地で補足的に行った成虫のサンプリングにより，12種から成る89個体の成虫個体も採取した。RADシークエンシングにより，42種の計384カワゲラ個体から，合計約160億塩基のゲノムワイドのDNA塩基配列データを収集することに成功した。解読されたゲノム上の約300万塩基において，気候勾配に沿って設定した調査地域間における一塩基多型（SNP）が検出され，気候勾配に沿った遺伝的変異がゲノム上の広域で起きていることが解明された。タンパク質レベルのプロテオーム解析では，2次元電気泳動によるタンパク分画解析から，気温の季節間変動が大きな札幌と岐阜では，他地域よりも多様なタンパク質を発現していることが分かった．解析をした7種のカワゲラのうち，Nemoura sp. ，Rhabiopteryx japonica ，Eucanopsis sp. ，Perlodini incertaeの4種は４地域で最も温暖な松山で特異的に発現したタンパク質数が他の地域より多いことから，温暖な地域に適応的な種である可能性が示された．一方，Amphinemoura sp. とHaploperla japonica の2種は札幌で特異的に発現したタンパク質数が多いことから，寒冷な地域に適応的な種と推察された．さらに，各地域に固有に発現していた計111種類（スポット）のタンパク質を選択して，更に高度なアミノ酸配列情報等を取得するMALDI-TOF/TOFを行い，タンパク質を同定した．ゲノムワイドのmRNAの発現をトランスクリプトーム解析で調べた。7種の計46個体のカワゲラから，合計約6300万塩基のゲノムワイドのmRNA塩基配列データを収集し，411個の遺伝子のうち11個はもっとも寒冷な札幌で特異的に検出されていることがわかった．

45 species, 1457 individuals and young aquatic insects were collected along the rivers of Sapporo, Sendai, Gifu and Matsuyama. 12 species of adult plants were developed. 42 species of DNA from 384 countries were successfully collected, totaling about 16 billion DNA bases. About 300 million SNPs were detected along the survey area, and the SNPs were detected along the survey area. The temperature and seasonal fluctuations in Sapporo and Gifu vary greatly from one region to another. 4 species of Nemoura sp., Rhabiopteryx japonica, Eucanopsis sp., Perlodini incertae, 4 regions, 4 warmest regions, 4 regions One side, Amphinemoura sp. Haploperla japonica and two kinds of Sapporo special discovery of the prime number of many, cold region suitable for the species of detection. In addition, there are 111 types of products that are unique to each region, and the quality of products is selected, and the height of products is determined by MALDI-TOF/TOF. The expression of mRNA in the genome is regulated by gene analysis. 7 species, including 46 individuals, total about 63 million genes, 411 genes and 11 Sapporo specific genes.

项目成果

ライプニッツ淡水生態学・内水漁業研究所(ドイツ)

莱布尼茨淡水生态和内陆渔业研究所（德国）

水生昆虫カワゲラ群集のゲノムワイド発現解析に基づく日本の気候勾配に適応的な遺伝子の検索

基于水生昆虫石蝇群落全基因组表达分析寻找适应日本气候梯度的基因

• 发表时间: 2015
• 作者: Nagahiro YOSHIDA;Teruyoshi TAKAHASHI;Masayuki KINUTA;and Masaaki MATSUNO;後藤友亮，Maribet Gamboa，渡辺幸三
• 通讯作者: 後藤友亮，Maribet Gamboa，渡辺幸三

Ecoresponce of stoneflies: functional genomics adaptation to changing environments

石蝇的生态响应：功能基因组学适应不断变化的环境

• 发表时间: 2014
• 作者: Maribet Gamboa;Kozo Watanabe
• 通讯作者: Kozo Watanabe

河川性昆虫カワゲラの気候勾配に沿った環境適応と遺伝子発現

河流昆虫石蝇沿气候梯度的环境适应和基因表达

• 发表时间: 2015
• 作者: Maribet Gamboa;Kozo Watanabe;山中龍,奥村豪悠,本多剛,時松孝次;門馬綾子，金利昭;渡辺幸三，Maribet Gamboa
• 通讯作者: 渡辺幸三，Maribet Gamboa

DNA-based assessment of species richness of stream macroinvertebrate community using next generation sequencing

使用下一代测序对河流大型无脊椎动物群落的物种丰富度进行基于 DNA 的评估

• 发表时间: 2014
• 作者: Kozo Watanabe;Kohsuke Izumi，Maribet Gamboa，Yo Miyake
• 通讯作者: Kohsuke Izumi，Maribet Gamboa，Yo Miyake