高スループットシーケンサのコモディティ化が変えた
分類学と系統学の研究サイクル
神戸大・理田辺晶史

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル
採集

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル
採集
新種発見

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル
採集
新種発見

記載分類

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル
採集
新種発見

分類体系の充実

記載分類

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

分類学における研究サイクル
採集

新種発見
難易度上昇

分類体系の充実

新種発見

記載分類

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できるTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNATHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌
海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

生物相の把握THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌
海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

生物相の把握植物の根に共生する真菌相を把握できる(Toju et al. 2013)

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

メタバーコーディング
生物相の把握植物の根に共生する真菌相を把握できる(Toju et al. 2013)

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタゲノム・環境 DNA シーケンスで生物相が把握できる
土壌海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

膨大な労力を要する直接観察なしに生物相の把握
植物の根に共生する真菌相生物相を把握できるを把握できる(Toju et al. 2013)

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング
新種発見

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング
新種発見

従来法による記載分類

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング
新種発見

DNA データベース充実

従来法による記載分類

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング
新種発見

新種発見
難易度上昇

DNA データベース充実

従来法による記載分類

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング
新種発見
新種発見
難易度上昇 生物相把握
能力向上

DNA データベース充実

新種発見

従来法による記載分類

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メタバーコーディング時代の分類学の研究サイクル
メタバーコーディング

容易にコピー・検索できる
DNA
情報
新種発見
新種発見
新種発見
難易度上昇 生物相把握に基づいているため、記載が進み、能力向上
データベースが充実するほど従来法による記載分類新種探索・生物相把握能力が向上する
DNA データベース充実

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メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞
遺骸
生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

ＰＣＲで特定の遺伝子座を増幅

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メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

ＰＣＲで特定の遺伝子座を増幅
同時にサンプル識別用タグ配列付加

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メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

ＰＣＲで特定の遺伝子座を増幅
同時にサンプル識別用タグ配列付加
多サンプルを混合してＨＴＳで解読

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メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体などメタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering
ノイズの多そうな配列を除去 ……… denoising

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering
ノイズの多そうな配列を除去 ……… denoising
キメラと思われる配列を除去 ……… chimera removal

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌
海水
淡水
未消化物
糞
遺骸
生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering
ノイズの多そうな配列を除去 ……… denoising
キメラと思われる配列を除去 ……… chimera removal
類似度ｎ％以上の配列をまとめる …… clustering

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理土壌海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering
ノイズの多そうな配列を除去 ……… denoising
キメラと思われる配列を除去 ……… chimera removal
類似度ｎ％以上の配列をまとめる …… clustering
類似する既知配列からホスト生物を推定… taxonomic assignment

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

メタバーコーディングのプロセスと情報処理

土壌海水
淡水
未消化物
糞遺骸生物体など

統合解析パッケージ
QIIME
http://qiime.org/

mothurhttp://www.mothur.org/

Claident

メタゲノム
環境 DNA

塩基配列

生物種名

タグ配列に基いて由来サンプルを特定 … demultiplexing
配列から低品質な部位を除去 ……… quality-trimming
低品質な配列を除去 …………… quality-filtering
ノイズの多そうな配列を除去 ……… denoising
キメラと思われる配列を除去 ……… chimera removal
類似度ｎ％以上の配列をまとめる …… clustering
類似する既知配列からホスト生物を推定… taxonomic assignment

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

https://www.claident.org/

参考テキスト無償公開中

生態学のためのメタバーコーディングと DNA バーコーディング

検索

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ライブラリ作成法やメタバーコーディング後の分析はこちら

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●

メタゲノム

メタゲノムと環境 DNA●

環境 DNATHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物●

環境 DNATHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物●

環境 DNA●

多種多個体から排出された環境中の DNA

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている●

環境 DNA●

多種多個体から排出された環境中の DNA

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている●

環境 DNA●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS●

メタゲノム●●●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている
高濃度●

環境 DNA●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている
高濃度●

環境 DNA●●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない
低濃度

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている
高濃度

破砕して抽出を推奨●

環境 DNA●●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない
低濃度

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている高濃度破砕して抽出を推奨●

環境 DNA●●●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない
低濃度

破砕せず抽出を推奨

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている高濃度破砕して抽出を推奨●

環境 DNA●●●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない
低濃度

破砕せず抽出を推奨

ただし、両者を分離して採集することは困難

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

●

メタゲノム
●

●

●

●

メタゲノムと環境 DNA

多種多個体から抽出したゲノムの混合物
サンプルに個体が入っている高濃度破砕して抽出を推奨●

環境 DNA●●●●

多種多個体から排出された環境中の DNA
サンプルに個体は入っていない
低濃度

破砕せず抽出を推奨

ただし、両者を分離して採集することは困難||
両者を一度に採集できる

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イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

解読対象配列THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1

シーケンスプライマー 2

解読対象配列THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1

シーケンスプライマー 2

解読対象配列インデックス 2

インデックス 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造シーケンスプライマー 1シーケンスプライマー 2

解読対象配列P5 配列
インデックス 2

P7 配列
インデックス 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1

シーケンスプライマー 2

解読対象配列

P5 配列

P7 配列

R1インデックス 2

インデックス 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1

シーケンスプライマー 2

解読対象配列

P5 配列

R2

R1

インデックス 2

P7 配列

インデックス 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1
P5 配列

R3

シーケンスプライマー 2

解読対象配列R2

R1

インデックス 2

P7 配列

インデックス 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1P5 配列

R3インデックス 2シーケンスプライマー 2

解読対象配列R4R2R1P7 配列

インデックス 1THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの構造

シーケンスプライマー 1P5 配列

R3インデックス 2シーケンスプライマー 2

解読対象配列

R4R2

R1

P7 配列

インデックス 1

シーケンスプライマーには Nextera タイプと TruSeq タイプがある
両者は混合してシーケンスできないことに注意が必要

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イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

リバースプライマー

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1

リバースプライマー

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1
PCR 産物 2

リバースプライマー

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

フォワードプライマー
フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1
PCR 産物 2

リバースプライマー
リバースプライマー

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

フォワードプライマー
フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1
PCR 産物 2
PCR 産物 3

リバースプライマー
リバースプライマー

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

イルミナ社 HTS 用デュアルインデックスライブラリの作成
鋳型ゲノム

フォワードプライマー

フォワードプライマー
フォワードプライマー

リバースプライマー

PCR 産物 1
PCR 産物 2
PCR 産物 3

リバースプライマー
リバースプライマー

インデックスプライマーを別の領域の解読に使いまわすことができる
12+8 種類のインデックスで 96 サンプル識別できる

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

Taxonomic assignment の方法

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

Taxonomic assignment の方法●

系統樹に基づく方法●●●

pplacer (Matsen et al. 2010) 最尤法

RAxML-EPA (Berger et al. 2011a) 最尤法
PaPaRa (Berger et al. 2011b) 最節約法

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

Taxonomic assignment の方法●

系統樹に基づく方法●●●●pplacer (Matsen et al. 2010) 最尤法

RAxML-EPA (Berger et al. 2011a) 最尤法
PaPaRa (Berger et al. 2011b) 最節約法

配列の類似度に基づく方法●

QCauto method (Tanabe and Toju 2013)

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法
genus Ψ species αgenus Ψ species βgenus Ω species γgenus Ω species δ問い合わせ配列

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法
genus Ψ species α
スコアが最大になる付着箇所を探す
genus Ψ species β

genus Ω species γ

genus Ω species δ

問い合わせ配列THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法
genus Ψ species αgenus Ψ species β
問い合わせ配列

genus Ω species γ
スコア最大の付着箇所を特定

genus Ω species δTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法
genus Ψ species αgenus Ψ species β

genus Ω species γ

問い合わせ配列

genus Ω species 不明
genus Ω species δ

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴●多重整列が必要

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴●●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

●

●

●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

上記が満たされていればどの遺伝子座でも適用可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

●

●

●

●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

上記が満たされていればどの遺伝子座でも適用可能
上記が満たされていればどの分類群にも適用可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

●

●

●

●

●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

上記が満たされていればどの遺伝子座でも適用可能
上記が満たされていればどの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

●

●

●

●

●

●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

上記が満たされていればどの遺伝子座でも適用可能
上記が満たされていればどの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能
生物学的背景がある

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統樹に基づく方法の特徴

●●

●

●

●

●

●

多重整列が必要

既知系統樹が必要

上記が満たされていればどの遺伝子座でも適用可能
上記が満たされていればどの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能
生物学的背景がある「既知の綱の未知の目」といった答えを正しく出す

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法による分子同定のイメージ
配列空間

既知配列 A
問い合わせ配列

既知配列 BTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法による分子同定のイメージ
配列空間

属 genus Ω
種 species α
既知配列 A属 genus Ω
種 species β

問い合わせ配列

既知配列 BTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法による分子同定のイメージ
配列空間

属 genus Ω
種 species α属 genus Ω
種 species β属

Ω変の異範の囲既知配列 A

問い合わせ配列

既知配列 BTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法による分子同定のイメージ
配列空間

属 genus Ω
種 species α属 genus Ω
種 species β属

Ω変の異範の囲既知配列 A

問い合わせ配列属 genus Ω
種 species ?

既知配列 BTHE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

●多重整列が不要

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴●●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

●

●

●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

どの遺伝子座でも適用可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

●

●

●

●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

どの遺伝子座でも適用可能
どの分類群にも適用可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

●

●

●

●

●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

どの遺伝子座でも適用可能
どの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴

●

●

●

●

●

●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

どの遺伝子座でも適用可能
どの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能
生物学的背景がある

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

QCauto 法の特徴●●●●●●●

多重整列が不要

既知系統樹が不要

どの遺伝子座でも適用可能
どの分類群にも適用可能
現実的な時間で計算可能
生物学的背景がある「既知の綱の未知の目」といった答えを正しく出す

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
いくつかの遺伝子座の塩基配列解読

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
いくつかの遺伝子座の塩基配列解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
いくつかの遺伝子座の塩基配列解読

分類体系の改善
系統仮説の検証

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
別の分類群へ？

分類体系の改善
系統仮説の検証

いくつかの遺伝子座の塩基配列解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
別の分類群へ？

いくつかの遺伝子座の塩基配列解読

十分な信頼度で解明できないことがある

分類体系の改善
系統仮説の検証

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
別の分類群へ？

分類体系の改善
系統仮説の検証

発現遺伝子の網羅的解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集別の分類群へ？

共通じゃない遺伝子のデータは無駄

分類体系の改善
系統仮説の検証発現遺伝子の網羅的解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
別の分類群へ？

分類体系の改善
系統仮説の検証

数十～数百の単一コピー遺伝子を解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS

系統学における研究サイクル
採集
別の分類群へ？

詳細は次の講演で分類体系の改善
系統仮説の検証

数十～数百の単一コピー遺伝子を解読

系統樹推定

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS今後注目の技術

THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS今後注目の技術●

微小液滴技術 (Micro-droplet technology)

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)●

細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)●●

細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)●●●

細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )THE ACCELERATEDTAXONOMY AND PHYLOGENETICS今後注目の技術●

微小液滴技術 (Micro-droplet technology)
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細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )ロングアンプリコンシーケンス

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)
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細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )ロングアンプリコンシーケンス●

SSU/LSU rRNA 全長などが解読可能 (Oxford Nanopore, PacBio, 10xGenomics)

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)
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細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )ロングアンプリコンシーケンス●

SSU/LSU rRNA 全長などが解読可能 (Oxford Nanopore, PacBio, 10xGenomics)–

より低レベルの分類階層まで同定しやすく

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)
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細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )ロングアンプリコンシーケンス●

SSU/LSU rRNA 全長などが解読可能 (Oxford Nanopore, PacBio, 10xGenomics)–●

より低レベルの分類階層まで同定しやすく

メタ rRNA シーケンス

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微小液滴技術 (Micro-droplet technology)
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細胞を単離してシーケンス (10xGenomics)

DNA 分子を単離して合成ロングリードシーケンス (Moleculo, 10xGenomics)
DNA 分子を単離して PCR (Bio-Rad, RainDance など )ロングアンプリコンシーケンス●

SSU/LSU rRNA 全長などが解読可能 (Oxford Nanopore, PacBio, 10xGenomics)–●

より低レベルの分類階層まで同定しやすく

メタ rRNA シーケンス●

ユニバーサルプライマーで増幅できない生物を発見可能に

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まとめ●

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メタバーコーディングで高速に新種候補をスクリーニングできる
メタバーコーディングデータの解析は Claident

メタゲノムと環境 DNA は適した抽出法が異なる
イルミナ社 HTS 用ライブラリの構造に注意

Taxonomic assignment は系統樹に基づく方法か QCauto 法を推奨

高次系統関係の推定には RNA-seq より単一コピー遺伝子を狙って読む

今後は微小液滴技術・ロングアンプリコンシーケンス・メタ rRNA シーケン
スに期待

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