雌雄性の出現と進化を解く性決定遺伝子領域の比較ゲノム学

• Project/Area Number: 11J05499
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Evolutionary biology
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 浜地 貴志 京都大学, 大学院理学研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2011 – 2013
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2013)
• Budget Amount: ¥2,400,000 (Direct Cost: ¥2,400,000); Fiscal Year 2013: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2012: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000); Fiscal Year 2011: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
• Keywords: クラミドモナス / ボルボックス / 卵生殖 / ゲノム生物学 / 進化生物学 / 有性生殖 / 転写因子 / 性決定 / 進化 / 雌雄性 / 精子 / 卵子

Research Abstract

本研究が目的としているのは、これまでに蓄積されてきた群体性ボルボックス目緑藻の有性生殖過程についての分子生物学的知見をベースとし、縦のベクトルでは同型配偶・異型配偶・卵生殖の各生物の間で性染色体領域に相当するゲノム配列を比較してその分子進化を明らかにすることであり、また横のベクトルではモデル生物であるクラミドモナスを始めとして各生物の有性生殖・性分化の遺伝子ネットワークを分子生物学的に解明し相互に比較するべく、性決定因子である転写因子MIDタンパク質の下流で性・配偶子特異的に制御されている遺伝子群を突き止めることである。
昨年度に引き続き本年度は米国Donald Danforth Plant Science Centerにおいて研究を遂行した。
群体性ボルボックス目緑藻の性染色体領域配列の決定を目指した超並列配列解読法による同型配偶生物ゴニウムの全ゲノム配列決定が国立遺伝学研究所・東京大学と共同で進行中である。決定された全ゲノム配列中から、クラミドモナスとボルボックスで性染色体領域に共通されて保存されている遺伝子のホモログを見出し、遺伝学的な連鎖を算出することで系統問における性染色体領域からの遺伝子座の移動を明らかにした。またBACライブラリの解析では不成功であった性染色体領域と同じ染色体上の常染色体領域を、ゲノム配列上の遺伝子の進化的保存関係に基づいて同定した。
また性決定遺伝子MIDのホモログを国立環境研究所で維持されているゴニウム属の全種から同定し、PLOSONE誌において報告した。これによって、これまで他殖の生物でしか知られていなかったMID遺伝子が自殖の生物にも存在することをはじめて示した。

Strategy for Future Research Activity

(抄録なし)

Research Products

• [Journal Article] ボルボックス目緑藻における性決定・性分化の分子機構 (2014)
  • Author(s): 浜地 貴志
  • Journal Title: 生物科学 Volume: 65 Pages: 172-182
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sex-specific post-translational regulation of the gamete fusogen GCSI in the isogamous volvocine alga Gonium pectorale. (2014)
  • Author(s): Kawai-Toyooka H, Mori T, Hamaji T, Suzuki M, Olson BJ, Uemura T, Ueda T, Nakano A, Toyoda A, Fujiyama A, Nozaki H
  • Journal Title: EUkaryotic Cell Volume: (in press) Issue: 5 Pages: 648-656
  • DOI: 10.1128/ec.00330-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Distribution of the sex-determining gene MID and molecular correspondence of mating types within the isogamous genus Gonium (Volvocales, Chlorophyta). (2013)
  • Author(s): Hamaji T, Ferris PJ, Nishii I, Nishimura Y, Nozaki H
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8 Issue: 5 Pages: e64385-e64385
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0064385
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 群体性ボルボックス目緑藻において超並列配列解読がもたらす進化生物学の革新 (2013)
  • Author(s): 浜地 貴志
  • Journal Title: 藻類 Volume: 61 Pages: 109-112
  • NAID: 10031184318
• [Journal Article] Mitochondrial and plastid genomes of the colonial green alga Gonium pectorale give insights into the origins DNA architecture within the Volvocales. (2013)
  • Author(s): Takashi Hamaji
  • Journal Title: PLoS One Volume: 8 Issue: 2 Pages: e57177-e57177
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0057177
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Organelle genome complexity scales positively with organism size in volvocine green algae. (2013)
  • Author(s): Smith DR, Hamaj i T, Olson BJ, Durand PM, Ferris P, Michod RE, Featherston J, Nozaki H, Keeling PJ
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 30 Issue: 4 Pages: 793-797
  • DOI: 10.1093/molbev/mst002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The evolution of male-female Sexual dimorphism predates the gender-based divergence of the mating locus gene MAT3/RB in volvocine algae (2013)
  • Author(s): Hiraide R, Kawai-Toyooka H, Hamaji T, Matsuzaki R, Kawafune K, Abe J, Sekimoto H, Umen J, Nozaki H
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 30 Pages: 1038-1040
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Molecular identification of rickettsial endosymbionts in the non-phagotrophic volvocalean green algae (2012)
  • Author(s): Kawafune K, Hongoh Y, Hamaji T, Nozaki H
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 7 Issue: 2 Pages: e31749-e31749
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0031749
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] EVIDENCE FOR TUBULAR MATING STRUCTURES INDUCED IN EACH MATING TYPE OF HETEROTHALLIC GONIUM PECTORALE (VOLVOCALES, CHLOROPHYTA) (2012)
  • Author(s): Mogi Y, Hamaji T, Suzuki M, Ferris P, Mori T, Kabeya Y, Miyagishima S, Nozaki H
  • Journal Title: Journal of Phycology Volume: 47(印刷中) Issue: 3 Pages: 670-674
  • DOI: 10.1111/j.1529-8817.2012.01149.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Uniparental Inheritance of Chloroplast DNA Is Strict in the Isogamous Volvocalean Gonium (2011)
  • Author(s): Setohigashi Y., Hamaji T, Hayama M, Matsuzaki R, Nozaki H
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 6 Issue: 4 Pages: e19545-e19545
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0019545
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Evolutionary dynamic features of mating loci inferred from de novo genome sequencing of Gonium pectorale (Volvocales, Chlorophyta) (2013)
  • Author(s): Hamaji T, Ferris PJ, Mori T, Miyagishima S, Kabeya K, Nishimura Y. Toyoda A, Noguchi H, Fujiyama A, Suzuki M, Kawai-Toyooka H, Olson BJSC, Marriage T, Umen JG, Nishii I, Nozaki H
  • Organizer: Second International Volvox Conference
  • Place of Presentation: ニューブランズウイック大学(カナダ・フレデリクトン)
  • Year and Date: 2013-08-02
• [Presentation] Sex-Determining Locus in the Isogamous Colonial Species Gonium Pectorale Gives Insights into the Evolution of Oogamy in Volvocine 3reen Algae (2013)
  • Author(s): Hamaji I, Mogi Y, Ferris PJ, Mori T, Miyagishima S, Kabeya K, Nishimura Y, Toyoda A, Noguchi H, Fujiyama A, Suzuki M, Kawai-Toyooka H, Olson BBC, Marriage T, linen JG, Nishii I, Nozaki H
  • Organizer: Society for Molecular Biology and Evolution
  • Place of Presentation: ハイアットリージェンシーホテル(米国・シカゴ)
  • Year and Date: 2013-07-10
• [Presentation] Sequencing the mating type locus of the isogaious colonial Gonium pectorale (2012)
  • Author(s): Hamaji T, Mogi Y, Ferris PJ, Miyagishima S, Mori T, Olson BJSC, Suzuki M, Toyoda A, Fujiyama A, Umen JG, Nishii I, Nishimura I, Nozaki H
  • Organizer: 15th International Conference on the Cell & Molecular Biology of Chlamydomonas
  • Place of Presentation: Kongresshotel Potsdam, Germany
  • Year and Date: 2012-06-06
• [Presentation] MATING TYPE LOCUS OF GONIUM PECTORALE (2011)
  • Author(s): Hamaji T, Mogi Y, Ferris P, Umen J, Nisihii I, Nishimura Y, Nozaki H
  • Organizer: THE 1st INTERNATIONAL VOLVOX CONFERENCE
  • Place of Presentation: Tucson, AZ, USA
  • Year and Date: 2011-12-02
• [Presentation] MAT3 DIVERGENCE AFTER THE EVOLUTION OF ANISOGAMY IN THE COLONIAL VOLVOCALES (2011)
  • Author(s): Hiraide R, Kawai-Toyooka H, Hamaji T, Umen J, Nozaki H
  • Organizer: THE 1st INTERNATIONAL VOLVOX CONFERENCE
  • Place of Presentation: Tucson, AZ, USA
  • Year and Date: 2011-12-02
• [Presentation] 群体性ボルボックス目同型配偶緑藻Gonium pectoraleにおける性決定遺伝子領域のゲノム解析 (2011)
  • Author(s): 浜地貴志、茂木祐子、Patrick J.Ferris、西井一郎、野崎久義
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)(招待講演)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 雌雄進化への前段階「両方向的接合突起」の性単独誘導による両交配型の観察 (2011)
  • Author(s): 茂木祐子、浜地貴志、森稔幸、壁谷如洋、宮城島進也、野崎久義
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2011-09-18
• [Presentation] 緑藻ボルボックス目の細胞内から発見されたリケッチア科バクテリア (2011)
  • Author(s): 川船かおる、本郷裕一、浜地貴志、野崎久義
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学(東京都)
  • Year and Date: 2011-09-17
• [Presentation] Molecular evolutionary analysis of the mating type locus in the isogamous colonial volvocalean alga Gonium pectorale (2011)
  • Author(s): Hamaji T, Ferris P, Umen J, Nishii I, Nishimura Y, Nozaki H
  • Organizer: Annual Conference of Society for Molecular Biology and Evolution 2011
  • Place of Presentation: 京都大学(京都市)
  • Year and Date: 2011-07-27
• [Presentation] MOLECULAR IDENTIFICATION OF RICKETTSIACEAN ENDOSYMBIONTS IN THE VOLVOCALEANS, CARTERIA CERASIFORMIS AND PLEODORINA JAPONICA (2011)
  • Author(s): Kawafune K, Hongoh Y, Hamaji T, Nozaki H
  • Organizer: Joint Meeting of the Phycological Society of America, International Society of Protistologists & Northwest Algal Symposium
  • Place of Presentation: SEATTLE, WASHINGTON, USA
  • Year and Date: 2011-07-14
• [Remarks]
  • URL: http://www.s.u-tokyo.ac.jp/ja/press/2012/09.html