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珪藻姉妹群パルマ藻と原始型中心珪藻の比較生物学による珪藻の起源・繁栄機構の解明

Research Project

Project/Area Number 17H03724
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Biodiversity/Systematics
Research InstitutionFisheries Research and Education Agency

Principal Investigator

桑田 晃  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 東北区水産研究所, グループ長 (40371794)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 沢田 健  北海道大学, 理学研究院, 准教授 (20333594)
吉川 伸哉  福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (20405070)
一宮 睦雄  熊本県立大学, 環境共生学部, 准教授 (30601918)
緒方 博之  京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
中村 洋路  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 中央水産研究所, 主任研究員 (90463182)
佐藤 直樹  東京大学, 大学院総合文化研究科, 名誉教授 (40154075)
Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,680,000 (Direct Cost: ¥13,600,000、Indirect Cost: ¥4,080,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2018: ¥6,110,000 (Direct Cost: ¥4,700,000、Indirect Cost: ¥1,410,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Keywords植物プランクトン / パルマ藻 / 珪藻 / 進化 / ゲノム / 藻類 / プランクトン
Outline of Annual Research Achievements

珪藻は微細藻類ながら熱帯雨林と同等の炭酸固定を行い、海洋で最も多様かつ重要な一次生産者である。だが、珪藻の起源ならびに繁栄に到った過程は依然と して不明である。近年我々は、珪藻同様シリカの殻を持つが培養不能であったパルマ藻の培養系構築に世界で初めて成功し、両者が共通祖先を持つきわめて近縁 な生物グループであることを明らかにした。本研究では、珪藻の進化と繁栄の鍵を握るパルマ藻と原始的かつ全球的に卓越する中心珪藻を対象にゲノミクス・生 理生態学・生物地球化学的解析を実施し、両藻間の詳細な比較により、珪藻の出現から現在の繁栄に到った進化過程の解明を目的とし、珪藻と共通の祖先を持つ パルマ藻と原始型珪藻である中心珪藻を対象に、1. ゲノム解読、2. 生活史の解明、3. シリカの殻形成機構の解明、4. 分子化石(バイオマーカー)を用いた生物 地球化学的解析を行う。
本年度は、珪藻と共通の祖先を持つパルマ藻と原始型珪藻である中心珪藻を対象とし、1.ゲノム解読については、親潮域において新規に単離したパルマ藻株と 当海域のブルーム形成性の中心珪藻株を対象に次世代シークエンサーによるゲノムシーケンシング行い、得られたゲノムデータを用いてゲノム解読を進めた。 2.生活史の解明については、パルマ藻のゲノムデータの解析による核相の推定と培養実験による細胞のDNA含量の測定を進めた。3.シリカの殻形成機構の解明については、パルマ藻のシリカの殻形成過程の形態学的解析を進めた。4.分子化石(バイオマーカー)を用いた生物地球化学的 解析については、新規パルマ藻単離株を対象にした、分子化石(バイオマーカー)の探索を進めた。また、これまでのパルマ藻の研究により得られた成果を国際誌に発表した。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

本研究は、珪藻と共通の祖先を持つパルマ藻と原始型珪藻である中心珪藻を対象とし、それぞれの生理生態学的特性、生物学的特性、進化過程を明らかにする ことを目的とし、1. ゲノム解読、2. 生活史の解明、3. シリカの殻形成機構の解明、4. 分子化石(バイオマーカー)を用いた生物地球化学的解析を進めている。 どの項目においても当初の 計画通り順調に成果が得られていると判断する。

Strategy for Future Research Activity

本研究は、珪藻と共通の祖先を持つパルマ藻と原始型珪藻である中心珪藻を対象とし、それぞれの生理生態学的特性、生物学的特性、進化過程を明らかにする ことを目的とし、1. ゲノム解読、2. 生活史の解明、3. シリカの殻形成機構の解明、4. 分子化石(バイオマーカー)を用いた生物地球化学的解析を進めている。
1. ゲノム解析については、珪藻の培養株のゲノムのシーケンシングを進める。また、パルマ藻と珪藻のゲノムシーケンシグデータによる予測遺伝子の機能解析を特に代謝経路、生活史、栄養様式等に関連した遺伝子に着目し進める。更に既存の複数のパルマ藻と珪藻のシーケンスデータを用いて、包括的な比較ゲノム解析を進める。
2. 生活史の解明については、引き続き、取得したパルマ藻・中心珪藻ゲノムのシーケンスデータを用いたパルマ藻の核相の推定と培養実験によるシリカの殻を持 つ細胞から鞭毛細胞の各ステージの性状解析および誘導条件の検証を進める。
3. シリカ殻形成機構の解析については、パルマ藻の細胞壁の単離と細胞壁を構成するタンパク質の生化学的解析と、パルマ藻のシリカの殻形成に関連した遺伝子の探索を進める。
4. 分子化石(バイオマーカー)を用いた生物地球化学的解析については、引き続き、新規パルマ藻単離株を対象にした、分子化石(バイオマーカー)の探索を進め る。

Report

(2 results)
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report

Research Products

(30 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research Journal Article Presentation

  • [Int'l Joint Research] スペイン海洋科学研究所 (CSIC)(スペイン)

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  • [Int'l Joint Research] ロスコフ生物研究所(CNRS)(フランス)

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  • [Int'l Joint Research] ヨーテボリ大学(スウェーデン)

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  • [Journal Article] New clade of silicified bolidophytes that belong to Triparma (Bolidophyceae, Stramenopiles)2020

    • Author(s)
      Yamada, K., Sato, S., Yamazaki, M., Yoshikawa, S., Kuwata, A., & Ichinomiya, M.
    • Journal Title

      Phycological Research

      Volume: 68 Pages: 178-182

    • DOI

      10.1111/pre.12413

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Parmales abundance and species composition in the waters surrounding Hokkaido, North Japan2019

    • Author(s)
      Mutsuo Ichinomiya, Kazumasa Yamada, Yoshizumi Nakagawa, Yasuto Nishino, Hiromi Kasai, Akira Kuwata
    • Journal Title

      Polar Science

      Volume: 18 Pages: 130-136

    • DOI

      10.1016/j.polar.2018.08.001

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Influence of Coastal Oyashio water on massive spring diatom blooms in the Oyashio area of the North Pacific Ocean2019

    • Author(s)
      Kuroda H., Toya Y., Watanabe T., Nishioka J., Hasegawa D., Taniuchi Y., Kuwata A.
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 175 Pages: 328-344

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2019.05.004

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Depth-dependent transcriptomic response of diatoms during spring bloom in the western subarctic Pacific Ocean2019

    • Author(s)
      Suzuki Shigekatsu、Kataoka Takafumi、Watanabe Tsuyoshi、Yamaguchi Haruyo、Kuwata Akira、Kawachi Masanobu
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 9 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-019-51150-8

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      2018 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Bolidophyceae, a Sister Picoplanktonic Group of Diatoms-A Review2018

    • Author(s)
      Kuwata Akira、Yamada Kazumasa、Ichinomiya Mutsuo、Yoshikawa Shinya、Tragin Margot、Vaulot Daniel、Lopes dos Santos Adriana
    • Journal Title

      Frontiers in Marine Science

      Volume: 5 Pages: 1-17

    • DOI

      10.3389/fmars.2018.00370

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] 培養株確立によって明らかとなってきた未知の藻類:パルマ藻2017

    • Author(s)
      一宮睦雄、桑田 晃
    • Journal Title

      藻類: Jpn. J. Phycol.

      Volume: 65 Pages: 153-158

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      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 珪藻の進化・繁栄の謎を握る未知の藻類:パルマ藻のゲノム解析2020

    • Author(s)
      桑田 晃、中村 洋路、斉藤 憲治、伴広輝、緒方博之、佐藤晋也、吉川伸哉、一宮睦雄
    • Organizer
      日本藻類学会第44回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規に分離された珪質型ボリド藻Tetraparma属3種の分子系統解析2020

    • Author(s)
      新川裕大、山田和正、吉川伸哉、桑田 晃、一宮睦雄、佐藤晋也
    • Organizer
      日本藻類学会第44回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] パルマ藻のゲノム解析2019

    • Author(s)
      桑田 晃
    • Organizer
      第6回分子珪藻研究会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Biology of a picoeukaryotic phytoplankton, Parmales(Bolidophyceae), a sister group of diatoms.2019

    • Author(s)
      桑田 晃
    • Organizer
      In dialogue with diatoms: Anna Godhe Memorial Conference
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Parmales abundance and species composition in the waters surrounding Hokkaido, North Japan2019

    • Author(s)
      一宮睦雄、山田和正、中川至純、西野康人、葛西 広海、桑田 晃
    • Organizer
      4th Asian Marine Biology Symposium
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      2018 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 親潮域におけるパルマ藻群集の季節変動2019

    • Author(s)
      一宮睦雄、山田和正、谷内由貴子、黒田 寛、葛西広海、田中雄大、長谷川大介、岡崎雄二、桑田 晃
    • Organizer
      2019 年日本ベントス学会日本プランクトン学会合同大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] パルマ藻・珪藻の祖先的形質の解明に向けた比較ゲノム解析2019

    • Author(s)
      伴 広輝、Blanc-Mathieu Romain、桑田 晃、佐藤晋也、吉川伸哉、一宮睦雄、緒方博之
    • Organizer
      日本微生物生態学会第33回大会
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Looking for ancestral genomic features in Parmales algae: the sister group of diatoms.2019

    • Author(s)
      伴 広輝、Blanc-Mathieu Romain、桑田 晃、佐藤晋也、吉川伸哉、一宮睦雄、緒方博之
    • Organizer
      19th Annual International Workshop on Bioinformatics and Systems Biology
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      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Biology of a picoeukaryotic phytoplankton, Parmales(Bolidophyceae), a sister group of diatoms2017

    • Author(s)
      桑田 晃、一宮睦雄、吉川伸哉、山田和正、河地正伸、Mary-Helene noel、斉藤 憲治、中村 洋路、沢田健、Adriana Lopes dos Santos、Daniel Vaulot
    • Organizer
      The IVth International Conference "Molecular Life of Diatoms"
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 親潮域における春季珪藻ブルームのメタトランスクリプトーム解析2017

    • Author(s)
      鈴木重勝、片岡剛文、渡辺 剛、桑田 晃、山口晴代、河地正伸
    • Organizer
      第2回環境微生物系学会合同大会2017
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Morphological and transcriptome analysis in cell wall formation of Triparma laevis2017

    • Author(s)
      吉川伸哉、佐藤晋也、山崎誠司、山田和正、一宮睦雄、斉藤 憲治、中村 洋路、佐藤直樹、桑田 晃
    • Organizer
      The IVth International Conference "Molecular Life of Diatoms"
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パルマ藻Triparma laevisの細胞壁形成機構の解析2017

    • Author(s)
      吉川伸哉,佐藤晋也,山崎誠司 ,一柳紀凛,山田和正,一宮睦雄,斉藤 憲治,中村 洋路,佐藤直樹,桑田 晃
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 新規培養株の確立により示されたパルマ藻の系統的多様性2017

    • Author(s)
      山田和正,山﨑誠司,佐藤晋也,吉川伸哉,桑田 晃,一宮睦雄
    • Organizer
      2017年 日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Discovery of a silicified scaly bolidophyte, the novel lineage matching with the hypothetical ancestor of diatoms2017

    • Author(s)
      山田和正、山崎誠、佐藤晋也、吉川伸哉、桑田 晃、一宮睦雄
    • Organizer
      第11回国際藻類学会
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 珪藻の進化・繁栄の謎を握る未知の藻類:パルマ藻の多様性と全球分布2017

    • Author(s)
      桑田 晃、一宮睦雄、吉川伸哉、Daniel Vaulot、Adriana Lopes dos Santos
    • Organizer
      日本植物学会第81回大会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Biology of a picoeukaryotic phytoplankton, Parmales, a sister group of diatoms2017

    • Author(s)
      桑田 晃
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
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      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] パルマ藻培養試料の加熱実験によるステロイドバイオ マーカーの続成変化の検討2017

    • Author(s)
      沢田健、 阿部涼平、加納千紗都、吉川伸哉、 桑田 晃
    • Organizer
      2017年度日本地球化学会第64回年会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] パルマ藻の殻形成についての研究2017

    • Author(s)
      吉川伸哉、 山田和正、 桂大貴、一宮睦雄、 桑田 晃、 佐藤晋也
    • Organizer
      珪藻学会第37回研究集会
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      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] パルマ藻オルガネラゲノムの構造進化2017

    • Author(s)
      濱口拓朗、中村憲章、一宮睦雄、桑田晃、吉川伸哉、 佐藤晋也
    • Organizer
      珪藻学会第37回研究集会
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      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-01-27  

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