サンゴ－褐虫藻の細胞内共生関係成立・崩壊に関わる遺伝子の解析

• Project/Area Number: 14J40135
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Aquatic life science
• Research Institution: University of Tsukuba (2016); National Institute of Genetics (2014-2015)
• Principal Investigator: 湯山 育子 筑波大学, 生命環境系, 特任助教
• Project Period (FY): 2014-04-25 – 2017-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2016)
• Budget Amount: ¥4,420,000 (Direct Cost: ¥3,400,000、Indirect Cost: ¥1,020,000); Fiscal Year 2016: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
• Keywords: 造礁性サンゴ / 褐虫藻 / 細胞内共生 / 白化現象 / ストレス応答 / RNA-seq

Outline of Annual Research Achievements

昨年度、褐虫藻培養株（CCMP2556 (clade D) とCCMP 2466 (clade C1)）共生させたサンゴを高温強光ストレスに暴露し、サンゴのストレス応答性を比較した。今年度はそのストレス暴露したサンゴのRNA-seq解析を主に実施した。また、それに加え、初年度から進めてきたサンゴ-褐虫藻共生体において共生開始時期に発現変動する遺伝子についての解析、まとめ作業をしてきた。ストレス環境下では、褐虫藻clade C1が共生したサンゴでは多くの遺伝子が発現変動していたのに対し、cladeDが共生したサンゴでは、発現変動する遺伝子が少ない傾向が見られた。クレードDタイプの褐虫藻は高温強光につよく、光阻害を起こしにくいことが知られているが、遺伝子発現応答からみても、クレードCよりもストレスに対する反応が緩やかであることが明らかになった。
発現変動する遺伝子を用いてGO enrichment 解析を実施したところ、ストレス暴露して白化した際に発現減少する遺伝子として、骨格形成に関与する遺伝子群、代謝や成長に関与する遺伝子群が多数同定された。また、ストレス暴露時に発現上昇する遺伝子として、免疫応答に関与する遺伝子群が同定された。現在サンゴ体内に共生する褐虫藻の方のストレス応答遺伝子も同様に解析している。また、初年度から実施している細胞内共生成立初期に発現変動する遺伝子の解析については、RNA-seqで同定した遺伝子の発現量をリアルタイムPCRで確認した。特に発現変動の大きい遺伝子十数個を対象に実施したが、それら遺伝子のRNA-seqにより検出された発現パターンが、リアルタイムPCRの結果と概ね一致することを確認している。

Research Progress Status

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

28年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Different stresss tolerances of juvenile polyps of the coral Acropora tenuis associated with clades C1 and D Symbiodinium (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Takashi Nakamura, Tomihiko Higuchi, Michio Hidaka
  • Journal Title: Zoological studies Volume: 55 Pages: 1-9
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Different endosymbiotic interactions in two hydra species reflect the evolutionary history of endosymbiosis (2016)
  • Author(s): Masakazu Ishikawa, Ikuko Yuyama, Hiroshi Shimizu, Masafumi Nozawa, Kazuho Ikeo, Takashi Gojobori,
  • Journal Title: Genome Biology and Evolution Volume: 8 Issue: 7 Pages: 2155-2163
  • DOI: 10.1093/gbe/evw142
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Sulfur utilization of corals is enhanced by endosymbiotic algae. (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Tomihiko Higuchi, Yoshio Takei
  • Journal Title: Biology Open Volume: 5 Issue: 9 Pages: 1299-1304
  • DOI: 10.1242/bio.020164
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Symbiodinium kawagutii (clade F) coats the surface of Acropora solitaryensis, resulting in the formation of a sheet-like crust. (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Tomihiko, Higuchi, Takuma Mezaki
  • Journal Title: 13th International coral reef symposium proceedings Volume: 1 Pages: 49-56
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Different stresss tolerances of juvenile polyps of the coral Acropora tenuis associated with clades C1 and D Symbiodinium. (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Takashi Nakamura, Tomihiko Higuchi, Michio Hidaka
  • Journal Title: Zoological studies Volume: 55
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The northern limit of corals of the genus Acropora in temperate zone is determined by their resilience to cold bleaching. (2015)
  • Author(s): Tomihiko Higuchi, Sylvain Agostini, Beatriz Estela Casareto, Yoshimi Suzuki, Ikuko Yuyama
  • Journal Title: Scientific Reports Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1038/srep18467
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] The combined effects of nitrate with high temperature and high light intensity on coral bleaching and antioxidant enzyme activities (2015)
  • Author(s): Tomihiko Higuchi, Ikuko Yuyama, Takashi Nakamura
  • Journal Title: Regional Studies in Marine Science Volume: 2 Pages: 27-31
  • DOI: 10.1016/j.rsma.2015.08.012
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Comparing the effects of symbiotic algae (Symbiodinium) clade C1 and D on early growth stage of Acropora tenuis (2014)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Tomihiko Higuchi
  • Journal Title: Plos One Volume: 9(6) Issue: 6 Pages: e98999-e98999
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0098999
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Biotic control of skeletal growth by scleractinian corals in aragonite-calcite seas (2014)
  • Author(s): Tomihiko Higuchi, Hiroyuki Fujimura, Ikuko Yuyama, Saki Harii, Sylvain Agostini, Tamotsu Omori
  • Journal Title: Plos One Volume: 9(3) Issue: 3 Pages: e91021-e91021
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0091021
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Stresses and defense mechanisms in reef-building corals: genetic, physiological, and ecological perspectives (2014)
  • Author(s): Tomihiko Higuchi, Ikuko Yuyama, Takashi Nakamura
  • Journal Title: Journal of the Japanese Coral Reef Society Volume: 16 Issue: 1 Pages: 47-64
  • DOI: 10.3755/jcrs.16.47
  • NAID: 130004688217
  • ISSN: 1345-1421, 1882-5710
  • Peer Reviewed
• [Presentation] RNA-seq解析により明らかにする細胞内共生性渦鞭毛藻のストレス応答 (2017)
  • Author(s): 湯山育子、池尾一穂
  • Organizer: 日本藻類学会
  • Place of Presentation: 高知大学(高知県・高知市）
• [Presentation] DYNAMIC CHANGES IN GENE EXPRESSION DURING EARLY STAGE OF CORAL-ALGAL SYMBIOSIS (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Kazuho Ikeo
  • Organizer: 13th International Coral Reef Symposium
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center
  • Year and Date: 2016-06-19
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Differential stress response of coral associating with clades C and D Symbiodinium (2016)
  • Author(s): 湯山育子、池尾一穂
  • Organizer: The joint meeting of the 22nd International congress of zoology and the 87th meetting of the zoological society of Japan
  • Place of Presentation: 沖縄コンベンションセンター(沖縄県・宜野湾市）
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Dynamic changes in gene expression during early stage of coral-algal symbiosis (2016)
  • Author(s): Ikuko Yuyama, Kazuho Ikeo
  • Organizer: 13th International coral reef symposium
  • Place of Presentation: Hawaii Convention Center, Honolulu, USA
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] サンゴー褐虫藻の細胞内共生初期の分子応答から共生成立の謎を解く (2015)
  • Author(s): 湯山育子、池尾一穂
  • Organizer: 日本サンゴ礁学会第18回大会
  • Place of Presentation: 慶應義塾大学三田キャンパス
  • Year and Date: 2015-11-27
• [Presentation] サンゴー褐虫藻の細胞内共生成立時に見られるダイナミックな遺伝子発現変動 (2015)
  • Author(s): 湯山育子、野澤昌文、石川昌和、池尾一穂
  • Organizer: 第86回日本動物学会
  • Place of Presentation: 朱鷺メッセ
  • Year and Date: 2015-09-17
• [Presentation] 造礁サンゴのストレスマーカーとしてのチオレドキシン (2014)
  • Author(s): 岩谷拓則, 湯山育子, 日高道雄
  • Organizer: 第17回日本サンゴ礁学会
  • Place of Presentation: 高知城ホール (高知市 )
  • Year and Date: 2014-11-29
• [Presentation] 造礁サンゴにおける硫酸イオンの取り込みと利用 (2014)
  • Author(s): 湯山 育子, 樋口 富彦
  • Organizer: 第17回日本サンゴ礁学会
  • Place of Presentation: 高知城ホール (高知市 )
  • Year and Date: 2014-11-28
• [Presentation] Attempt to use coral thioredoxin as stresss marker (2014)
  • Author(s): Takunori Iwatani, Ikuko Yuyama, Michio Hidaka
  • Organizer: The 3rd Asiap-Pacific Coral Reef symposium
  • Place of Presentation: Howard Beach Resort Kenting（pingtung, Taiwan）
  • Year and Date: 2014-06-24
• [Remarks] 筑波大学研究者総覧
• [Remarks] Member of DDA on the Web - 国立遺伝学研究所
  • URL: http://www.nig.ac.jp/labs/DnaData/member/Member.html