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多細胞化に伴う発展的形質の平行進化の比較生物学的研究

Research Project

Project/Area Number 17J03439
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Evolutionary biology
Research InstitutionThe University of Tokyo

Principal Investigator

山下 翔大  東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2017-04-26 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥2,500,000 (Direct Cost: ¥2,500,000)
Fiscal Year 2019: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2018: ¥800,000 (Direct Cost: ¥800,000)
Fiscal Year 2017: ¥900,000 (Direct Cost: ¥900,000)
Keywords多細胞化 / ボルボックス系列緑藻 / ボディプラン / 進化発生学 / 比較ゲノム学 / ボルボックス系列藻類
Outline of Annual Research Achievements

前年度までのゴニウム、テトラバエナの研究成果を投稿し、BMC Evolutionary Biology誌より出版した。
前年度に引き続き、アストレフォメネの全ゲノム解読・解析を実施した。アストレフォメネのゲノムサイズ(104Mb)や遺伝子数等はこれまでのボルボックス系列緑藻各種のゲノムと大きく相違はなかった。ボルボックスにおいては遺伝子のタンデム重複と機能分化が起こり非生殖細胞の分化を担うようになったことが明らかになっているregA/RLS1ホモログの探索を行なったところ、アストレフォメネのゲノム上ではregA/RLS1ホモログのタンデム重複はみられなかった。また、ボルボックスにおいてはECM関連遺伝子PherophorinやMMPの数がクラミドモナスやゴニウムより多くなっており、これらの遺伝子数の増加がECMの増大に寄与したとされていたが、アストレフォメネではPherophorinやMMPの遺伝子数は増えてはいなかった。以上より、アストレフォメネはボルボックス科とは異なる分子進化により非生殖細胞と増大したECMを獲得したことが示唆された。
また、前年度までに、アストレフォメネの内在性プロモーター・ターミネーターによる遺伝子発現コンストラクトを作製し、パーティクルガン法によるアストレフォメネ細胞への導入実験を行ないGFP遺伝子をtransientに発現し緑色蛍光を発するアストレフォメネ細胞の作出に成功していた。そこで引き続きハイグロマイシン耐性遺伝子の発現コンストラクトを作製し、導入実験を行なったところ、コンストラクトがゲノムDNA中に組み込まれてハイグロマイシン耐性を獲得した形質転換株を数株確立することに成功した。
今後はこの新たに確立されたアストレフォメネのゲノムデータ、形質転換法により、多細胞化に伴って進化した形質の分子レベルでの進化の研究が推進されていくことが期待される。

Research Progress Status

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2019 Annual Research Report
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (13 results)

All 2019 2018 2017

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (11 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Embryogenesis of flattened colonies implies the innovation required for the evolution of spheroidal colonies in volvocine green algae2019

    • Author(s)
      Shota Yamashita, Hisayoshi Nozaki
    • Journal Title

      BMC Evolutionary Biology

      Volume: 19 Issue: 1 Pages: 120-120

    • DOI

      10.1186/s12862-019-1452-x

    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Morphology, taxonomy and mating-type loci in natural populations of Volvox carteri in Taiwan2018

    • Author(s)
      Nozaki, H., Ueki, N., Takusagawa, M., Yamashita, S. Misumi, O., Matsuzaki, R., Kawachi, M., Chiang, Y.-R. and Wu, J.-T.
    • Journal Title

      Botanical Studies

      Volume: 59 Issue: 1 Pages: 10-10

    • DOI

      10.1186/s40529-018-0227-9

    • NAID

      120006532083

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] Unveiling the molecular bases involved in another evolution of multicellular complexity in Astrephomene gubernaculifera2019

    • Author(s)
      Shota Yamashita, Atsuki Suguchi, Kayoko Yamamoto, Ryo Matsuzaki, Masanobu Kawachi, Hideki Noguchi, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Masafumi Hirono, Hiroyuki Sekimoto, Hisayoshi Nozaki
    • Organizer
      The 5th International Volvox Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Toward molecular bases of photoheterotrophy in the colonial volvocine species Astrephomene gubernaculifera and Volvulina steinii2019

    • Author(s)
      Atsuki Suguchi, Shota Yamashita, Ryo Matsuzaki, Shigekatsu Suzuki, Haruyo Yamaguchi, Masanobu Kawachi, Hideki Noguchi, Yohei Minakuchi, Atsushi Toyoda, Hisayoshi Nozaki
    • Organizer
      The 5th International Volvox Conference
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] アストレフォメネの多細胞形質進化の解明に向けた新規ゲノムと形質転換の確立2019

    • Author(s)
      山下翔大、数口敦紀、山本荷葉子、松﨑令、野口英樹、水口洋平、豊田敦、河地正伸、廣野雅文、関本弘之、野崎久義
    • Organizer
      日本植物形態学会第31回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ボルボックス系列緑藻における多細胞形質の平行進化の分子基盤の解明に向けて2019

    • Author(s)
      山下翔大、数口敦紀、山本荷葉子、松﨑令、野口英樹、水口洋平、豊田敦、河地正伸、廣野雅文、関本弘之、 野崎久義
    • Organizer
      日本植物学会第83回大会
    • Related Report
      2019 Annual Research Report
  • [Presentation] ボルボックス系列緑藻において多細胞ボディプランの進化に寄与した胚発生の変化2019

    • Author(s)
      山下翔大、野崎久義
    • Organizer
      日本藻類学会第43回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ボルボックス系列緑藻Pleodorina sp.ホモタリック株の解析2019

    • Author(s)
      高橋昂平、山下翔大、山本荷葉子、豊岡博子、土金勇樹、関本弘之、野崎久義
    • Organizer
      日本藻類学会第43回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ボルボックス系列における球状群体の平行進化の発生学的解明に向けて2018

    • Author(s)
      山下翔大、野崎久義
    • Organizer
      日本進化学会第20回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] 平面状群体の胚発生の解析から探るボルボックス系列緑藻における球状群体への進化2018

    • Author(s)
      山下翔大、野崎久義
    • Organizer
      日本植物形態学会第30回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] ボルボックス系列緑藻の基部に位置する平面状群体の胚発生の解析2018

    • Author(s)
      山下翔大、野崎久義
    • Organizer
      日本植物学会第82回大会
    • Related Report
      2018 Annual Research Report
  • [Presentation] Cell biological analysis of the embryogenesis in Gonium (Volvocales, Chlorophyta)2017

    • Author(s)
      Yamashita S., Noga A., Hirono M. and Nozaki H.
    • Organizer
      The 4th International Volvox Conference
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 平面状群体を形成するゴニウム(緑藻綱、ボルボックス目)の胚発生の解析2017

    • Author(s)
      山下翔大、野崎久義
    • Organizer
      日本植物形態学会第29回大会
    • Related Report
      2017 Annual Research Report

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Published: 2017-05-25   Modified: 2024-03-26  

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