植物系統分類学・第15回 比較ゲノミクスの基礎と実践

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1 植物系統分類学・第15回 比較ゲノミクスの基礎と実践
植物系統分類学・第15回 比較ゲノミクスの基礎と実践 2016年1月25日 植物バイオサイエンス課程 尾形　善之

2 これから3回の構成 第13回（今回）：木本植物の特徴と分類 第14回：分子系統学の基礎と実践 第15回：比較ゲノミクスの基礎と実践
樹木の識別方法 樹木の分類 第14回：分子系統学の基礎と実践 遺伝子・DNAによる分類 公共データバンクの活用 第15回：比較ゲノミクスの基礎と実践 比較ゲノミクスとは ゲノム情報の取得

3 比較ゲノミクスとは… Wikipedia ここでは…
「異なる生物の間でゲノムの構造を比較することにより、それらの進化上の関係、および進化の過程を推定する研究」 ここでは… 異なる生物の間でゲノムの構造を比較することにより、それらの生命現象の違いや類似性を解明・推定する研究 進化も大事だが、だから今どうなっているんだ? という問いかけも大事

4 比較ゲノミクスの対象生物 Wikipedia的には… ここでは… ヒトに対しては、チンパンジーとか類人猿とか…
植物では、同じ科の原種と野生種とか… ここでは… ヒトに対しては、個人の違いも含む 植物では、同じ種の違う品種（園芸種）間も含む 遺伝子の組み合わせの違いを見つけ、形質に繋げる

5 ゲノムの違い 遺伝子領域の違い 遺伝子領域以外の違い 形質や生命現象に影響する可能性 一塩基多型(SNP)
遺伝子領域へのトランスポゾンの挿入 遺伝子領域以外の違い 形質や生命現象には影響しない 種、品種、産地を特定するマーカーとして利用

6 一塩基多型(SNP) ある生物種集団のゲノム塩基配列中に一塩基が変異した多様性がみられること。
アミノ酸配列に影響がある場合とない場合がある。 アミノ酸配列に影響があっても、形質に影響がないことも… Wikipedia

7 トランスポゾン 「細胞内においてゲノム上の位置を転移することのできる塩基配列」 転移した先が遺伝子領域だと、形質に影響する場合がある。
Wikipedia

8 遺伝子マーカー DNAマーカーともいう。 「生物個体の遺伝的性質、もしくは系統の目印」 1塩基：SNP 数塩基～数百塩基：マイクロサテライト

9 チェックポイント・I 比較ゲノミクスとは? ゲノムの違いと遺伝子領域との関係は?

10 ゲノム情報の取得 公共遺伝子データバンクに蓄積されている。 NCBI Phytozome ありとあらゆる遺伝子情報がある。
ただし、植物ゲノムの遺伝子情報を集めるのは難しい。 Phytozome 植物ゲノムの遺伝子情報がよく纏められている。 ユーザー登録（無料）は必要。

11 ゲノム解読データ 植物は全176種のゲノムデータがある。 50種は染色体に纏められている。

12 ゲノムデータを手に入れた後は… 2種類のゲノムを使う場合 1種類のゲノムを使う場合 両方のゲノム間で、配列相同性解析を行う。
塩基の違いを見つける。 1種類のゲノムを使う場合 自分の持っているRNA配列の断片を手に入れたゲノムにマッピング（配列相同性解析）する。 新規の遺伝子を見つける。

13 2種類のゲノムの研究例 ブドウの比較ゲノム(Da Silvaら、Plant Cell, 2013)
Tannat品種とPinot Noir品種 どちらもワインの品種（タナはウルグアイで有名）。 ピノ・ノワールのゲノムが先に読まれた。 1000遺伝子以上がピノ・ノワールと違っていた!!

14 植物ゲノムビッグデータ!! 手に入るだけの植物ゲノムを手に入れた場合 遺伝子構成は科ごとに似ている 種間の配列相同性のネットワーク イネ科
マメ科 樹木 アブラナ科 バラ科 遺伝子構成は科ごとに似ている

15 植物ゲノムの相関ネットワーク どうやって描いたか? 系統分類との違いは? 何の役に立つのか? すべての種間でゲノム配列の相同性解析を行った。
進化上は離れた種間でも、共通の遺伝子を多く含んでいれば繋がる。 何の役に立つのか? 科に特有の遺伝子を探したり、科を跨いで共有する遺伝子を探したりできる。

16 チェックポイントと課題 ゲノム情報はどこから手に入れるか? ゲノム情報はどのように使うか? 課題
植物のゲノムデータを使って研究をするとしたら、どのような植物のゲノムデータを使って、どんなことを研究してみたいですか?