When the 3rd generation sequencing technologies go marching in

Abstract

キーワード ゲノム配列解析，次世代型シーケンサー，第 3 世代 はじめに ゲノムもしくはトランスクリプトの短い配列を大規模 に取得する配列解析技術は次世代型シーケンシング （Next Generation Sequencing, NGS） ，または「第 2 世代」シーケ ンシングとしてゲノム解析に大きな変革をもたらした． 一方，比較的長い分子の配列を解析する技術は「第 3 世 代」シーケンシングとして数年前から登場していたが， データ量に対して解析価格が高額であるなどの理由から 植物研究では利用が限られていた．しかし，最近 1 年の 間に第 3 世代の解析機器が急速に普及し，より身近な解 析が可能となっている．そこで本ワークショップでは第 3 世代の解析機器を中心に最新のゲノム解析技術につい て話題提供者に紹介してもらい，新たな育種学研究の可 能性について議論を行った． 演題 1 ショートリードか，ロングリードか 白澤健太（かずさ DNA 研究所・先端研究部） 最近数年の間にゲノム解読の報告がされた植物種の数 は急激に増加している（Michael and VanBuren 2015） ．全 ゲノム解読の当初は比較的解析がしやすいゲノムサイズ の小さい種が対象であったが，最近は 1 Gb 以上のゲノム サイズの種でも解析が実施されている．これらの解析は 2000 年代の後半から登場した「次世代型シーケンサー （NGS） 」の登場によってもたらされた． 「次世代型シーケ ンサー」は登場の初期から用いられてきた言葉であるが， 2017 年 1 月 5 日受領 Correspondence: sisobe@kazusa.or.jp 技術の進歩が著しいことから初期の機種の多くはすでに 廃番となっており，今では「旧世代シーケンサー」とよ んでもおかしくない．現在の NGS は依然ショートリード でデータを大規模に産出する機器が主流であるが，デー タ単価が NGS 登場の頃から低下し続けており，ゲノム解 析研究の実施スケールが「零細化」している．すなわち 対象とするサンプルが科，属，種など所属する分類を代 表とするものから個体，細胞レベルへと移行し，かつ解 析プロジェクトのレベルも国際プロジェクトから個人型 研究へと変化している．このように，研究環境は大きく 変化したが，最近までデータの質に大きな変動はなかっ た．そのため，例えばアセンブルされた全ゲノム配列の N50 長は 2014 年ごろまで大きな変化がなかった．また ショートリードではヘテロ個体の相がきまらない （Phasing ができない） ，あるいは高次倍数性種のサブゲノムの区別 ができない， といった問題を克服することができなかった． 一方，ショートリードを生成する第 2 世代に対して， 第 3 世代（もしくは第 n（n≧3）世代）とよばれるシー ケンス技術はロングリードにより第 2 世代が超えられな かった問題を克服できる技術として期待されている．第 3 世代中で最も普及しているのが PacficBio 社の PacBio であり，平均リード長 10 kb のシーケンスデータを得る ことができる．この PacBio（RSII）に BioNano 社が開発 した Irys（DNA 上の特定の配列に蛍光標識をしてスキャ ナーで蛍光を読み取る）によるデータを組み合わせるこ とで，Oropetium thomaeum では N50 = 7.1 Mb の全ゲノム アセンブル配列を得た（Michael and VanBuren 2015） ．こ れはサンガー法を用いた全ゲノムアセンブル配列の N50 に匹敵する．さらに PacBio（RSII）と Irys を用いること 育種学研究 19: 30-34 (2017)