シャジクモ藻類の比較ゲノムと遺伝子機能解析から探る植物の多細胞体制進化

• 研究課題/領域番号: 15K07185
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 生物多様性・分類
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 坂山 英俊 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60391108)
• 連携研究者: 山田 敏弘 金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (70392537) ; 石崎 公庸 神戸大学, 大学院理学研究科, 准教授 (00452293)
• 研究協力者: 西山 智明 ; 鈴木 穣 ; 川井 浩史 ; 三村 徹郎 ; 渡邊 みゆき
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 5,070千円 (直接経費: 3,900千円、間接経費: 1,170千円); 2017年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2016年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
• キーワード: 進化 / 比較ゲノム / シャジクモ藻類 / ストレプト植物 / 多細胞体制 / 植物

研究成果の概要

本研究では植物多細胞体制の進化過程を解明するために、陸上植物とシャジクモ藻類が持つ１倍体多細胞体制と２倍体多細胞体制を遺伝子情報から比較した。その結果、シャジクモ藻類の発生段階や器官/細胞毎に特異的に発現する遺伝子を特定した。また、いくつかの遺伝子について詳細な発現解析と機能解析を実施し、その祖先的な性質と進化過程を推定し、シャジクモ藻類と陸上植物が持つ多細胞体制の進化過程を考察した。また、シャジクモのネイティブな遺伝子プロモーターを用いた外来遺伝子を発現させるコンストラクトを用い、マイクロインジェクション法、パーティクル・ボンバードメント法を用いた一過的な遺伝子導入系の検討を進めた。

研究成果

• [国際共同研究] University of Marburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
• [国際共同研究] University of Wollongong(オーストラリア)
• [国際共同研究] University of Marburg(ドイツ)
• [国際共同研究] University at Buffalo(米国)
• [国際共同研究] University of Oxford(英国)
• [国際共同研究] University of Marburg(ドイツ)
• [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
• [国際共同研究]
• [雑誌論文] Taxonomical analysis of closely related species of Chara L. section Hartmania (Streptophyta: Charales) based on morphological and molecular data (2017)
  • 著者名/発表者名: Urbaniak, J. and Sakayama, H.
  • 雑誌名: Fottea 巻: 17 号: 2 ページ: 222-239
  • DOI: 10.5507/fot.2017.004
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] シャジクモ類の和名について (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂山英俊
  • 雑誌名: 海洋と生物 巻: 230 ページ: 229-234
• [雑誌論文] Loss of heterophylly in aquatic plants: not ABA-mediated stress but exogenous ABA treatment induces stomatal leaves in Potamogeton perfoliatus (2016)
  • 著者名/発表者名: Iida, S., Ikeda, M., Amano, M., Sakayama, H., Kadono, Y. and Kosuge, K.
  • 雑誌名: Journal of Plant Research 巻: 129 号: 5 ページ: 853-862
  • DOI: 10.1007/s10265-016-0844-x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Diversification of a transcription factor family led to the evolution of antagonistically acting genetic regulators of root hair growth (2016)
  • 著者名/発表者名: Breuninger, H., Thamm, A., Streubel, S., Sakayama, H., Nishiyama, T. and Dolan, L.
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 26 号: 12 ページ: 1622-1628
  • DOI: 10.1016/j.cub.2016.04.060
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Next-generation sequencing of an 88-year-old specimen of the poorly known species Liagora japonica (Nemaliales, Rhodophyta) supports the recognition of Otohimella gen. nov. (2016)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, M., Segawa, T. Mori, H., Akiyoshi, A., Ootsuki, R., Kurihara, A., Sakayama, H., Kitayama, T., Abe, T., Kogame, K., Kawai, H., Nozaki, H.
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 11 号: 7 ページ: e0158944-e0158944
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0158944
  • NAID: 120005844143
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] An adenylyl cyclase with a phosphodiesterase domain in basal plants with a motile sperm system. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kasahara, M., Suetsugu, N., Urano, Y., Yamamoto, C., Ohmori, M., Takada, Y., Okuda, S., Nishiyama, T., Sakayama, H., Kohchi, T., Takahashi, F.
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 39232-39232
  • DOI: 10.1038/srep39232
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Reconstruction of the former charophyte community out of the oospores identified in Lake Shinji sediments (2016)
  • 著者名/発表者名: Komuro, T., Sakayama, H., Kamiya, H. and Yamamuro, M.
  • 雑誌名: Knowledge and management of aquatic ecosystems 巻: 417 号: 417 ページ: 12-12
  • DOI: 10.1051/kmae/2015045
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Taxonomy, morphology and genetic variation of Nitella flexilis var. bifurcata (Charales, Characeae) from Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakayama, H., Kai, A, Nishiyama, M., Watanabe, M. M., Kato, S., Ito, M., Nozaki, H. and Kawai, H.
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 63 号: 3 ページ: 159-166
  • DOI: 10.1111/pre.12085
  • 査読あり
• [学会発表] シャジクモ藻類シャジクモにおけるLEAFY遺伝子ホモログの発現・機能解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 渡邊みゆき・山田敏弘・西山智明・川井浩史・伊藤元己・坂山英俊
  • 学会等名: 日本藻類学会第42回大会
• [学会発表] 西表島の淡水湿地林における着生植物オオタニワタリの空間分布 (2018)
  • 著者名/発表者名: 吉田智弘・内貴章世・佐藤拓哉・坂山英俊
  • 学会等名: 第65回日本生態学会大会
• [学会発表] 培養株を用いたシャジクモの種内系統と生態型の遺伝的基盤に関する研究 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂山英俊・宮田大輔・加藤 将・川井浩史・西山智明
  • 学会等名: 日本植物分類学会第17回大会
• [学会発表] 分離集団の薄いショットガンシーケンシングによるシャジクモ遺伝学的地図の構築 (2018)
  • 著者名/発表者名: 西山智明・鎌田寛彬・宮田大輔・山口勝司・重信秀治・坂山英俊・笠原雅弘
  • 学会等名: 日本植物分類学会第17回大会
• [学会発表] シャジクモの生態型の進化に関する研究 (2017)
  • 著者名/発表者名: 坂山英俊・宮田大輔・加藤 将・西山智明
  • 学会等名: 日本藻類学会第41回大会
  • 発表場所: 高知大学（高知）
  • 年月日: 2017-03-25
• [学会発表] 富士五湖における最近の車軸藻類の分布状況 (2017)
  • 著者名/発表者名: 上嶋崇嗣・中村誠司・加藤 将・坂山英俊・芹澤(松山)和世・芹澤如比古
  • 学会等名: 日本藻類学会第41回大会
  • 発表場所: 高知大学（高知）
  • 年月日: 2017-03-24
• [学会発表] 分離集団の薄いショットガンシーケンシングによるシャジクモ遺伝学的地図の構築 (2017)
  • 著者名/発表者名: 西山智明・鎌田寛彬・宮田大輔・山口勝司・重信秀治・坂山英俊・笠原雅弘
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] 精子を持つ植物で見つかったアデニル酸シクラーゼ (2017)
  • 著者名/発表者名: 笠原賢洋・末次憲之・浦野裕貴・山本千愛・大森未樹矢・高田侑季・奥田修二郎・西山智明・坂山英俊・河内 孝之・高橋文雄
  • 学会等名: 第58回日本植物生理学会年会
  • 発表場所: 鹿児島大学（鹿児島）
  • 年月日: 2017-03-16
• [学会発表] De novo sequencing of Chara braunii genome and construction of genetic map (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T., Kamada, H., Miyata, D., Kasahara, M. and Sakayama, H.
  • 学会等名: Advanced Genome Science International Symposium, The Start of New Genomics
  • 発表場所: 伊藤国際学術研究センター（東京）
  • 年月日: 2017-01-10
  • 国際学会
• [学会発表] The genome and ecological evolution of a charalean alga Chara braunii (2017)
  • 著者名/発表者名: Sakayama, H. and Nishiyama, T.
  • 学会等名: 65th NIBB Conference Marchantia Workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Genetic map construction with low depth segregant sequencing in Chara braunii (2017)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T, Kamada H., Miyata D., Yamaguchi K., Shigenobu S., Sakayama H. and Kasahara M.
  • 学会等名: 65th NIBB Conference Marchantia Workshop 2017
  • 国際学会
• [学会発表] 緑色植物の活性酸素生成酵素NADPH oxidase/Rbohの分子進化におけるCa2+依存的活性制御機構の獲得起源 (2017)
  • 著者名/発表者名: 板橋 武・橋本研志・坂山英俊・西山智明・北畑信隆 ・Bonnot Clemence・Hetherington Sandy・Dolan Liam・朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] 高速化ミオシンXI導入による単子葉植物ブラキポディウムの表現型解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 原口武士・木下佳菜・玉那覇正典・坂山英俊・西山智明・富永基樹・伊藤光二
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] シャジクモの生殖器官のトランスクリプ トーム解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 西山智明・坂山英俊
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • 年月日: 2016-09-16
  • 招待講演
• [学会発表] シャジクモの発生遺伝子の発現プロファイリングに関する研究 (2016)
  • 著者名/発表者名: 渡邊みゆき・西山智明・鈴木 穣・坂山英俊
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 速度改変型ミオシン XI 導入による単子葉植物ブラキポ ディウムの成長促進 (2016)
  • 著者名/発表者名: 原口武士・木下佳菜・玉那覇正典・坂山英俊・西山智明・富永基樹・伊藤光二
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 生物界最速ミオシンである Chara braunii (シャジクモ)のミオシンXIの機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 玉那覇正典・原口武士・木下佳菜1・坂山英俊・西山智明・富永基樹・伊藤光二
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] 藻類・陸上植物の細胞壁空間に ROS を産生する酵素 Rboh の分子進化 (2016)
  • 著者名/発表者名: 板橋武・橋本研志・坂山英俊・西山智明・北畑信隆・Bonnot Clemence・Hetherington Sandy・Dolan Liam・朽津和幸
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄コンベンションセンター（沖縄）
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] Genome and transcriptome of charophytes (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakayama, H. & Nishiyama, T.
  • 学会等名: 7th International Research Group on Charophytes Symposium
  • 発表場所: Astana, Kazakhstan
  • 年月日: 2016-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Charophytes, origin of land plants and terminology (2016)
  • 著者名/発表者名: Garcia, A. & Sakayama, H.
  • 学会等名: 7th International Research Group on Charophytes Symposium
  • 発表場所: Astana, Kazakhstan
  • 年月日: 2016-08-31
  • 国際学会
• [学会発表] Genomes of bryophytes and charophyceans (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T., Sakayama, H, & Sakakibara, K.
  • 学会等名: ICAR 2016 International Conference on Arabidopsis Research
  • 発表場所: Gyeongju, Korea
  • 年月日: 2016-06-29
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Evolutionary analyses on ecological differentiation of a cosmopolitan freshwater alga Chara braunii (Charales, Streptophyta) (2016)
  • 著者名/発表者名: Sakayama, H., Miyata, D., Kato, S. & Nishiyama, T.
  • 学会等名: EMBO Workshop, New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会
• [学会発表] Genome sequencing charophyceans, liverworts, and hornworts: making model systems (2016)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama, T., Sakayama, H, Sakakibara, K, et al.
  • 学会等名: EMBO Workshop, New model systems for early land plant evolution
  • 発表場所: Vienna, Austria
  • 年月日: 2016-06-22
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 水生植物の気孔形成と塩ストレス応答 (2016)
  • 著者名/発表者名: 飯田聡子・坂山英俊・角野康郎・小菅 桂子
  • 学会等名: 日本生態学会第63回大会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2016-03-24
• [学会発表] 日本とオーストラリアから発見された車軸藻類シャジクモ属の新種の形態，系統，分類 (2016)
  • 著者名/発表者名: 坂山英俊・Michelle T. Casanova・Kenneth G. Karol・加藤 将・樋口澄男・野崎久義・川井浩史
  • 学会等名: 日本藻類学会第40回大会
  • 発表場所: 日本歯科大学（東京都・千代田区）
  • 年月日: 2016-03-20
• [学会発表] Evolutional analysis of phosphate transport mechanism in plant cells (2016)
  • 著者名/発表者名: Fujiwara, H., Sakayama, H., Ohnishi, M., Ishizaki, K., Toyokura, K., Goh, T., Sekimoto, H., Nishiyama, T., Ikegaya, H., Kanno, S., Tezuka, A., Nagano, A. J., Kosuge, K., Fukaki, H. and Mimura, T.
  • 学会等名: 日本植物生理学会第57回年会
  • 発表場所: 岩手大学（岩手県・盛岡市）
  • 年月日: 2016-03-19
• [学会発表] 水生植物の異形葉形成と海水適応 (2015)
  • 著者名/発表者名: 飯田聡子・坂山英俊・角野康郎・小菅 桂子
  • 学会等名: 近畿植物学会講演会（第4回）
  • 発表場所: 大阪市立大学理学部附属植物園（大阪府・交野市）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] シャジクモの遺伝学的解析に向けた交配実験系の確立 (2015)
  • 著者名/発表者名: 宮田大輔・西山智明・川井浩史・坂山英俊
  • 学会等名: 日本植物学会第79回大会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ（新潟県・新潟市）
  • 年月日: 2015-09-08
• [図書] 車軸藻類．京都府レッドデータブック 2015 第2巻 (野生植物・菌類編) (2015)
  • 著者名/発表者名: 加藤 将・坂山英俊
  • 出版者: 京都府自然環境保全課