ミトコンドリアゲノム集団解析
2018/4/16 井上 潤

Doyle JM, et al.
New insights into the phylogenetics and population structure of the prairie falcon (Falco mexicanus). BMC Genomics. 2018;19:233.

GenAlEx による解析.

Eimanifar A, Kimball RT, Braun EL, & Ellis JD 2018.
Mitochondrial genome diversity and population structure of two western honey bee subspecies in the Republic of South Africa. Sci Rep 81:1333.

ミトコンドリアゲノムを ML と Bayes 法によって解析し,南アフリカのミツバチに2 亜種が混在する 2 集団の存在を指摘.系統樹とハプロタイプネットワーク (Network) が一致.

Hall MR, et al. (2017)
The crown-of-thorns starfish genome as a guide for biocontrol of this coral reef pest. Nature 544(7649):231–234.

Katsumura T, Oda S, Mitani H, & Oota H (2017)
Medaka population genome structure and demographic history unveiled via Genotyping-by-Sequencing.

GBS (Genotyping-by-Sequencing) 解析により,ミトコンドリアゲノム解析で言われていたように,メダカ地域集団間で大きな遺伝的差異を見出す.バイオリソース 81 と野生 12 個体を解析.

Morgan-Richards M, et al. 2017.
Explaining large mitochondrial sequence differences within a population sample. Roy Soc Open Sci. 2017;4.

ハプロタイプネットワーク (Popart).

Nagle N, et al. 2017.
Aboriginal Australian mitochondrial genome variation - an increased understanding of population antiquity and diversity. Sci Rep 7:43041.

アボリジニ 127 人のミトコンドリアゲノムを解読.

Taylor ML, Roterman CN. 2017.
Invertebrate population genetics across Earth's largest habitat: The deep-sea floor. Mol Ecol. 26:4872-96.

総説.深海底生生物の集団構造.

Techer MA, et al. 2017.
Large-scale mitochondrial DNA analysis of native honey bee Apis mellifera populations reveals a new African subgroup private to the South West Indian Ocean islands. BMC Genet. 2017;18:53.

ハプロタイプネットワーク (Popart).図が綺麗.

Tong W, He Q, Park YJ. 2017.
Genetic variation architecture of mitochondrial genome reveals the differentiation in Korean landrace and weedy rice. Sci Rep. 2017;7:43327.

ミトコンドリアゲノムデータを用いたハプロタイプネットワー ク (Popart).

Fourdrilis S, et al. 2016.
Mitochondrial DNA hyperdiversity and its potential causes in the marine periwinkle Melarhaphe neritoides (Mollusca: Gastropoda). PeerJ. 2016;4:e2549.

ハプロタイプネットワーク (Network).

Gelabert P, et al. 2016. Mitochondrial DNA from the eradicated European Plasmodium vivax and P. falciparum from 70-year-old slides from the Ebro Delta in Spain. Proc Natl Acad Sci U S A. 113:11495-500.

ハプロタイプネットワーク (Network).

Hirase S, Takeshima H, Nishida M, Iwasaki W. 2016.
Parallel Mitogenome Sequencing Alleviates Random Rooting Effect in Phylogeography. Genome Biol Evol. 2016;8:1267-78.

ミトコンドリアゲノム解析によって,集団のルートを見つけやすくなると主張.
 日本沿岸域に生息するアゴハゼは,太平洋と日本海のに集団が知られる.日本海集団のルートが見出し,南北の 2 集団に分離.

Iacchei M, Gaither MR, Bowen BW, Toonen RJ. 2016.
Testing dispersal limits in the sea: range-wide phylogeography of the pronghorn spiny lobster Panulirus penicillatus. J Biogeogr. 2016;43:1032-44.

COI によるシマイセエビの集団構造解析.紅海と東太平洋の集団は大きく異なる.

Otwoma LM, Kochzius M. 2016.
Genetic Population Structure of the Coral Reef Sea Star Linckia laevigata in the Western Indian Ocean and Indo-West Pacific. PLoS One. 2016;11:e0165552.

COI に基づくアオヒトデの 138 個体 9 地点の解析.ハプロタイプネットワーク (Arlequin).インド・西太平洋では地理的な 4 グループが存在.更新世に生じた海面の低下が,インド洋と西太平洋のアオヒトデを分離していると考察.

Soliman T, Fernandez-Silva I, & Reimer JD (2016)
Genetic population structure and low genetic diversity in the over-exploited sea cucumber Holothuria edulis Lesson, 1830 (Echinodermata: Holothuroidea) in Okinawa Island. Conserv. Genet. 17(4):811-821.

COI 遺伝子データに基づき,沖縄周辺のクロナマコ属 Holothuria edulis の遺伝的多様性は,沖縄東海岸より西海岸で高いことを指摘. とくにウルマ集団の遺伝的多様性が低かった. 沖縄本島の地理的特徴か物理的バリアの影響と考察 (P817右中).

Tusso S, Morcinek K, Vogler C, Schupp PJ, Caballes CF, Vargas S, et al. 2016.
Genetic structure of the crown-of-thorns seastar in the Pacific Ocean, with focus on Guam. PeerJ. 2016;4:e1970.

マイクロサテライトによるオニヒトデの集団構造解析.グアムに注目.太平洋に 14 集団を見出し,これらは 3 グループに別れる:1) グアムと Kingman Reef, Swains Island,2) 日本,フィリピン,GBR, 3) Johnston Atoll (他と大きく異なる」).グアムと,Kingman Reef/Swains Island は遠いため,オニヒトデ幼生の分散は大きいと指摘.

Wragg D, et al. 2016.
Whole-genome resequencing of honeybee drones to detect genomic selection in a population managed for royal jelly. Sci Rep. 2016;6:27168.

ミツバチ.ミトコンドリアゲノムのハプロタイプネットワーク (PopArt).

Zayasu Y, et al. 2016.
Unexpectedly complex gradation of coral population structure in the Nansei Islands, Japan. Evol Evol.

広域種ウスエダミドリイシで,南西諸島において少なくとも 2 集団の存在を指摘.黒潮と逆方向の分散を見出す.反対に流れる地域的な海流によると考察.15 地点 298 群体をマイクロサテライト 13 マーカーで解析.
 黒潮による影響から,ミドリイシは,放卵放精により南西諸島全体に簡単に拡散すると考えられていた.

Jones EP, Searle JB. 2015.
Differing Y chromosome versus mitochondrial DNA ancestry, phylogeography, and introgression in the house mouse. Biol J Linn Soc. 2015;115:348-61.

ハプロタイプネットワーク (Network).

Leigh JW, Bryant D. 2015.
POPART: full-feature software for haplotype network construction. Methods Ecol Evol. 2015;6:1110-6.

ハプロタイプネットワークを作成するソフトウェア (POPART).

Tepolt CK, Palumbi SR. 2015.
Transcriptome sequencing reveals both neutral and adaptive genome dynamics in a marine invader. Mol Ecol. 2015;24:4145-58.

遺伝構造が非常に類似している場合,自然集団では中立でない SNPs が,侵入集団では中立な SNPs 多いと示唆.
 侵入生物として知られるヨーロッパミドリガニのは 2 つの北東大西洋自然集団があったが,南極以外の大陸に 5 つの侵入集団が知られる.この研究ではヨーロッパ・自然集団と,アメリカ西海岸・侵入集団 (1989 から 10 年以内に拡散) を比較.中立でない自然集団の構造は,温度耐性の違いと一致したので,温度が集団構造を作ったと示唆.

Reimer JD, ..., Jenke-Kodama H (2015)
Effects of causeway construction on environment and biota of subtropical tidal flats in Okinawa, Japan. Mar Pollut Bull 94(1–2):153–167

Shannon LM, et al. 2015.
Genetic structure in village dogs reveals a Central Asian domestication origin. Proc Natl Acad Sci U S A. 2015;112:13639-44.

イヌの系統地理.ハプロタイプネットワーク (R, pegas).

White KN, Lorion J, Reimer JD (2015)
Preliminary analyses reveal strong genetic structure in populations of Leucothoe vulgaris
(Crustacea: Amphipoda: Leucothoidae) from Okinawa Japan Syst Biodivers.

COI 遺伝子データに基づき,沖縄周辺の端脚類 Amphipod の遺伝的多様性は,沖縄本島の東岸と西岸で遺伝型が異なると指摘.その原因を更新世 (258万年前から 12,000 年前) の海水位変化や地理的な不連続生と考察 (<Soliman etal. 16).

Wolters JF, Chiu K, & Fiumera HL 2015.
Population structure of mitochondrial genomes in Saccharomyces cerevisiae. BMC Genomics 16:451.

Yasuda N, Taquet C, Nagai S, Yoshida T, Adjeroud M. 2015.
Genetic connectivity of the coral-eating sea star Acanthaster planci during the severe outbreak of 2006-2009 in the Society Islands, French Polynesia. Mar Ecol. 2015;36:668-78.

16S とマイクロサテライトを用いた解析.フレンチポリネシア内部のオニヒトデは類似.遺伝的類似から,オニヒトデ幼生は分散の力が高く,解析した集団は最近になってフレンチポリネシアに到達したと示唆.ハプロタイプネットワーク (NETWORK) と STRUCTURE.

Wolfe, K. et al. 2015.
Larval phenotypic plasticity in the boom-and-bust crown-of-thorns seastar, Acanthaster planci. MEPS. 539: 179-189

Huerta-Sanchez E, et al. 2014.
Altitude adaptation in Tibetans caused by introgression of Denisovan-like DNA. Nature. 512:194-7.

チベット人とデニソワ人のハプロタイプネットワーク (R, pegas).

Jacobsen MW, et al. 2014.
Speciation and demographic history of Atlantic eels (Anguilla anguilla and A. rostrata) revealed by mitogenome sequencing. Heredity (Edinb). 2014;113:432-42.

大西洋ウナギ 2 種のミトコンドリアゲノム解析.

Mayer F, Bjorklund N, Wallen J, Langstrom B, Cassel-Lundhagen A. 2014.
Mitochondrial DNA haplotypes indicate two postglacial re-colonization routes of the spruce bark beetle Ips typographus through northern Europe to Scandinavia. J Zool Syst Evol Res. 2014;52:285-92.

COI に基づくハプロタイプネットワーク (Network).

Alexander A, Steel D, Slikas B, Hoekzema K, Carraher C, Parks M, et al. 2013.
Low Diversity in the Mitogenome of Sperm Whales Revealed by Next-Generation Sequencing. Genome Biology and Evolution. 2013;5:113-29.

Nunes MD, Dolezal M, Schlotterer C. 2013.
Extensive paternal mtDNA leakage in natural populations of Drosophila melanogaster. Mol Ecol. 2013;22:2106-17.

父親由来のミトコンドリア・ヘテロプラズミーをショウジョウバエで検出.父親由来のミトコンドリアゲノムは,両親が異なるハプロタイプを持っていないと検出できない.多型の著しいためショウジョウバエで検証 (P2107左下).
Drosophila のハプロタイプネットワーク (TCS).

Perez-Portela R 2013.
Cryptic speciation or global spread? The case of a cosmopolitan marine invertebrate with limited dispersal capabilities. Sci Rep 3:3197.

ミトコンドリア遺伝子配列の解析から,世界中に分布するコロニー性のホヤ類 Diplosoma で,隠蔽種の存在を指摘.同所的にも存在し,地理分布を反映しない,複雑な集団構造の存在を示唆.自然分散以外に,人為的な影響も指摘.定期便の存在するプリマス (UK) とサンタルデル (Spain) 間で遺伝的な変異が存在しない (P8左上) .
分散能力が低い種が世界の海に分布する場合,その拡散は二つの説明がある:1) 人為的,2) 隠蔽種のような表面化しない多様性の存在.

Winkelmann I, et al. 2013.
Mitochondrial genome diversity and population structure of the giant squid Architeuthis: genetics sheds new light on one of the most enigmatic marine species. Proc Biol Sci 2801759:20130273.

世界各地のダイオウイカでミトコンドリアゲノムを比較し,その多様性は,他の浮遊性無脊椎動物よりも極端に低いことを指摘 (Table 2, 塩基多様度π).浮遊幼生の拡散と成体の移動によると考察.比較的最近生じた集団分散と選択的一掃の可能性も指摘.43 個体からデータ解読.
 塩基配列の多様性が低いため (P3右中),系統樹ではなくハプロタイプネットワーク (Network) を図示.

Sogabe A, Takagi M. 2013.
Population genetic structure of the messmate pipefish Corythoichthys haematopterus in the northwest pacific: evidence for a cryptic species. Springerplus. 2013;2:408.

イシヨウジの北西大西洋集団に,種に相当する 2 集団 A (本州と金武) と B (琉球列島からフィリピン) を見出す.つまり金武で 2 グループは同所的に存在.過去の気候変動による形成と考察.それぞれの集団内部は盛んな遺伝子交流の痕跡があり,黒潮による拡散と考察.ウミホタルやウミウシが超えられないトカラギャップやケラマギャップを超える.
 Cyt b と 16S で別々に ハプロタイプネットワーク (TCS2.1) を推定.

Vogler C, Benzie JAH, Tenggardjaja K, Ambariyanto, Barber PH, Wörheide G. 2013.
Phylogeography of the crown-of-thorns starfish: genetic structure within the Pacific species. Coral Reefs. 2013;32:515-25.

オニヒトデ太平洋集団をミトコンドリアゲノム調節領域により解析.

Benton M, et al. 2012.
Complete mitochondrial genome sequencing reveals novel haplotypes in a Polynesian population. PLoS One 74:e35026.

マオリ族 20 人のミトコンドリアゲノムを比較し,この人種では多様性が低いことを指摘.マオリ人とヨーロッパ人の間で 40 サイトにおいて変異を検出 (P2左上).

Mardulyn P. 2012.
Trees and/or networks to display intraspecific DNA sequence variation? Mol Ecol. 2012;21:3385-90.

総説.集団解析において,系統樹とハプロタイプネットワークはそれぞれ利点がある.

Jacobsen MW, et al. 2012.
Mitogenome sequencing reveals shallow evolutionary histories and recent divergence time between morphologically and ecologically distinct European whitefish (Coregonus spp.).
Mol Ecol. 21:2727–2742.

Coregonus のミトコンドリアゲノム系統地理解析.

Vogler C, Benzie J, et al. 2012.
Phylogeography of the crown-of-thorns starfish in the Indian Ocean. PLoS One. 2012;7:e43499.

オニヒトデ・インド洋集団の解析.

Yorifuji M, Takeshima H, Mabuchi K, Nishida M. 2012.
Hidden diversity in a reef-dwelling sea slug, Pteraeolidia ianthina (Nudibranchia, Aeolidina), in the Northwestern Pacific. Zoolog Sci. 2012;29:359-67.

日本近海,太平洋北西域に生息するウミウシ (腹足類) の一種,プテラエオリディア・イアンティナに,種に相当する 2 集団を見出す.10 地点,235 個体,18S, 5.8S, rNA, ITS1 遺伝子領域 (545 bp).Minimum-spanning network (Arlequin).イセエビ (Inoue et al 2007) と異なり, 本種では,トカラ海峡を挟んだ琉球と日本列島間の黒潮による遺伝子流動は存在せず (P365右下).

de Jong MA, Wahlberg N, van Eijk M, Brakefield PM, Zwaan BJ. 2011.
Mitochondrial DNA signature for range-wide populations of Bicyclus anynana suggests a rapid expansion from recent refugia. PLoS One. 2011;6:e21385.

ハプロタイプネットワーク (Arlequin).

Hirayama M, et al. 2010.
Intraspecific variation in the mitochondrial genome among local populations of Medaka Oryzias latipes. Gene 4571-2:13-24.

メダカ近交系のミトコンドリアゲノムで,遺伝子配置が変異し,繰り返し配列が生じていることを確認.Shanghai stock と HSOK 系のミトコンドリアゲノムは,日本野生集団のものと大きく異なっていた.

サンゴの敵,オニヒトデの正体を知ろう.

Iwagami M, et al. 2010.
Geographical origin of Plasmodium vivax in the Republic of Korea: haplotype network analysis based on the parasite's mitochondrial genome. Malar J. 2010;9:184.

ミトコンドリアゲノムを用いたハプロタイプネットワーク (Network).

Paradis, E. 2010.
Pegas: an R package for population genetics with an integrated–modular approach. Bioinformatics 26, 419–420.

Inoue N, Watanabe H, Kojima S, Sekiguchi H (2007)
Population structure of Japanese spiny lobster Panulius japonicas inferred by nucleotide sequence analysis of mitochondrial COI gene. Fish Sci 73: 550–556

イセエビ集団で,黒潮によって琉球列島から日本にむけた遺伝子流動の存在を示唆 (< Yorifuji et al. 2012).

Kojima S, Kamimura S, Iijima A, Kimura T, Kurozumi T, Furota T (2006)
Molecular phylogeny and population structure of tideland snails in the genus Cerithidea around Japan. Mar Biol 149: 525–535

腹側類 Cerithidea の集団改正.COI 部分塩基配列.

Yasuda N, et al. (2006)
Complete mitochondrial genome sequences for Crown-of-thorns starfish Acanthaster planci and Acanthaster brevispinus. BMC Genomics 7:17.

オニヒトデ属 2 種のミトコンドリアゲノムを解読.

Matsuoka N 2005.
Genetic variation in two starfish, Acanthaster planci and Echinaster luzonicus, from Okinawa.

アロザイム分析により,オニヒトデとルソンヒトデの沖縄集団は,他の深海性棘皮動物に比べて遺伝的多様性が極端に低いことを示唆.棘皮動物は,浅海に比べ深海で高い遺伝的変異を示すことが知られていた.

Watanabe H et al. 2005.
Population history associated with hydrothermal vent activity inferred from genetic structure of neoverrucid barnacles around Japan.

COI遺伝子データに基づき,伊豆・小笠原島弧と沖縄トラフの熱水孔フジツボは別集団を形成し,両集団間で交流はないが集団内部の多様性は低いことを指摘.伊豆小笠原島弧の集団は沖縄トラフの集団から派生したと示唆.遺伝的多様性の低さから,これらの集団は熱水孔の出現と消滅に合わせて絶滅と入植を繰り返したと考察.

Matsubara M, et al. (2005)
The phylogenetic status of Paxillosida (Asteroidea) based on complete mitochondrial DNA sequences. Mol Phylogenet Evol 36(3):598-605.

モミジガイ (ヒトデ類) の系統的位置をミトコンドリアゲノムデータに基づき推定.

Ogoh K, Ohmiya Y (2005)
Biogeography of luminous marine ostracod driven irreversivly by the Japan Current. Mol Biol Evol 22: 1543–1545

黒潮で流されるウミホタル集団は,トカラ海峡を挟んで集団が分離.表泳生の幼生期間が数日と短いため.図がわかりやすい.

Scouras A, Beckenbach K, Arndt A, Smith MJ: 2004.
Complete mitochondrial genome DNA sequence for two ophiuroids and a holothuroid: the utility of protein gene sequence and gene maps in the analyses of deep deuterostome phylogeny. Mol Phylogenet Evol 2004, 31:50-65.

Palumbi SR (2003)
Population genetics, demographic connectivity, and the design of marine reserves. Ecol Appl 13:S146–S158

総説.

Uthicke S & Benzie JAH 2003.
Gene flow and population history in high dispersal marine invertebrates: mitochondrial DNA analysis of Holothuria nobilis Echinodermata: Holothuroidea.
populations from the Indo-Pacific. Mol. Ecol. 1210:2635-2648.

インド・西太平洋 (レユニオンから GBF) で,距離に依存する複数のナマコ集団が存在すると指摘.これらの集団は最終氷河期以前に形成されたと推定.COI ,360 個体を解析.
 プランクトン幼生期間の長い本種はアロザイム解析から広く分散していると考えられていたが,その後の分子解析では分散は低いとされていた.

Benzie JAH. 1999.
Major genetic differences between crown-of-thorns starfish (Acanthaster planci) populations in the Indian and Pacific Oceans. Evolution. 1999;53:1782-95.

オニヒトデ集団は,インド洋と太平洋で大きく 2 グループに別れる.20 集団 1800 個体をアロザイム分析.

Palumbi S 1997.
Speciation and population genetic structures in tropical pacific sea urchins.

インド・西太平洋熱帯域におけるウニ 4 種の集団が 300 万年前に形成されたと推定.5000km 以上離れた集団間で,地理的パターンが明瞭とする.表層流の寄与は少なく,偶発的に分離したと考察.集団の地理分布は種ごとに異なる.

Asakawa S, Himeno H, Miura K, Watanabe K: 1995.
Nucleotide sequence and gene organization of the starfish Asterina pectinifera
mitochondrial genome. Genetics 1995, 140:1047-1060.

イトマキヒトデのミトコンドリアゲノム報告論文.本種の学名,Asterina pectinifera は Patiria pectinifera になっている.

Nishida, M., and J. S. Lucas. 1988.
Genetic differences between geographic populations of the crown-of-thorns starfish throughout the Pacific region. Mar. BioI. 98:359-368.

Yamaguchi M 1986.
Acanthaster planci infestations of reefs and coral assemblages in Japan: a retrospective analysis of control efforts. Coral Reefs.

琉球列島におけるオニヒトデの大量発生をまとめる.幼生は黒潮によって拡散すると推定.

リンク

Pegas: 1, 2, マニュアル

R の集団解析パッケージ.Haplotype networks in R および,Populations and haplotype networks に例題.

haplotypes :1, マニュアル

R の集団解析パッケージ.こちらに例題.