| Project/Area Number |
14J05929
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Research Field |
Biodiversity/Systematics
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| Research Institution | Yamagata University |
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Principal Investigator |
皿井 千裕 山形大学, 特別研究員(DC2)
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| Project Period (FY) |
2014-04-25 – 2016-03-31
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| Project Status |
Adopted (Fiscal Year 2015)
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| Budget Amount *help |
¥2,200,000 (Direct Cost: ¥2,200,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2014: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
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| Keywords | 渦鞭毛藻 / 葉緑体 / 進化 / 多様性 / 系統分類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１）電子顕微鏡を用いた細胞微細構造の解明
細胞の微細構造の観察には、SEMおよびTEMを用い、細胞表面やGymnodiniumグループで報告されている核膜小胞の有無、そして、葉緑体包膜の枚数、葉緑体やピレノイドの形状などを観察した。その結果、鶴岡株と室蘭株は核膜小胞をもたないことから既知緑色渦鞭毛藻Lepidodinium属を含むGymnodiniumグループとの類縁性はないと考えられ、先行研究の結果と矛盾しない。また、鶴岡株と室蘭株を比べ、細胞の外形、上錐溝や葉緑体、ピレノイドの形状で明らかに区別がつくことから両株を新属新種として扱うことが妥当であると結論づけた。さらに、両株の葉緑体はどちらも4枚の包膜で囲まれ、外側と内側2枚の膜間には広い葉緑体周縁区画があり、リボソーム様顆粒のほか、ヌクレオモルフと考えられる２重膜で囲まれた構造が確認された。一方、ミトコンドリアやゴルジ体などは観察されなかった。
２）分子データを用いた緑色葉緑体の起源解明
次世代シーケンサーを用いてtotal DNAシーケンスとtotal RNAシーケンスの解析を筑波大学の稲垣祐司博士と共同で行った。葉緑体の起源を推定するために、内部共生体由来遺伝子の配列（18S rDNA、16S rDNA）を先述した次世代シーケンスデータで検索し、配列を決定したものを系統解析に用いた。その結果、鶴岡株と室蘭株の葉緑体はLepidodinium属の葉緑体と単系統群を形成した。さらに、緑藻綱Pedinomonas属に近縁であることが明らかとなった。
以上の結果より、鶴岡株と室蘭株、Lepidodinium属は独立に緑色葉緑体を獲得し、渦鞭毛藻の進化過程において少なくとも３回は緑色葉緑体への置換があったことが明らかとなった。また、内部共生体由来核は縮退過程にあると考えられる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
透過型電子顕微鏡観察に適したサンプルの固定条件が改善され、鮮明な微細構造データの取得に成功した。それにより、特に葉緑体包膜の枚数を明らかにし、渦鞭毛藻で初めて葉緑体周縁区画と内部共生体縮退核（ヌクレオモルフ）の存在を鮮明な画像とともに明らかにした。これは二次共生を介した葉緑体獲得における共生藻核の進化の解明において緑色渦鞭毛藻が非常に重要な生物であることを示したと考えられる。また、緑色葉緑体（内部共生体）の起源に近縁であるPedinomonas minorは遺伝子情報の蓄積があるため、どのような遺伝子群の転移が「葉緑体化」に必須だったかを推測するためのサンプルを絞り込む事につながった。
以上の理由により、計画以上の進展があったと判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
緑色葉緑体の起源がペディノ藻に近縁な緑藻であることが明らかになったため、次年度の葉緑体ゲノム比較解析にPedinomonas minor葉緑体ゲノムを追加して解析を行う。その他は当初の研究計画通り進める。
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