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Analysis of the evolutionary mechanism of mating systems focusing on the chromosomal structure and sex-determining regions in Closterium.

Research Project

Project/Area Number 19K06827
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (C)

Allocation TypeMulti-year Fund
Section一般
Review Section Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
Research InstitutionThe University of Tokyo (2020-2022)
Chiba University (2019)

Principal Investigator

Tsuchikane Yuki  東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 特任研究員 (20434152)

Project Period (FY) 2019-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2019: ¥1,170,000 (Direct Cost: ¥900,000、Indirect Cost: ¥270,000)
Keywords生殖様式 / ホモタリズム / ヘテロタリズム / ゲノムサイズ / ミカヅキモ / 染色体 / フローサイトメーター / フローサイトメトリー / ゲノム量 / 自殖 / 藻類 / 種分化
Outline of Research at the Start

生物にはホモタリズムとヘテロタリズムの二つの生殖様式が知られている。単細胞藻類ヒメミカヅキモには、+型と-型の遺伝的に決定された性を持つヘテロ系統と、1細胞由来の同一クローン同士で接合子をつくるホモ系統が存在する。本研究では、ホモ系統とヘテロ系統の染色体を観察し、染色体の増加と生殖様式の関係を明らかにする。そして、性決定遺伝子CpMinus1に注目し、この遺伝子が、生殖様式を制御しうるのかを検証する。最終的にヒメミカヅキモにおいて、生殖様式決定機構とその進化を明らかにする。

Outline of Final Research Achievements

Members of the Closterium peracerosum-strigosum-littorale (C. psl.) complex are unicellular zygnematophycean algae. A zygospore is typically formed as a result of conjugation between mating-type plus (mt+) and mating-type minus (mt-) cells during sexual reproduction in heterothallic strains. On the other hand, zygospores are formed between genetically identical cells in homothallic strains. In this study, We measured the 1C genome size of the C. psl. complex. Genomes of the 6 heterothallic strains and 2 homothallic strains were sequenced. The genome structure of homothallic strain (NIES-4550) indicated that this strain was derived from a hybrid of different heterothallic strains.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

ヒメミカヅキモが属する接合藻類は陸上植物に最も近縁な藻類であり、植物の進化を考える上で注目されている。本研究は接合藻類のモデル生物としてヒメミカヅキモに注目し、複数の野生株におけるゲノム量と染色体構造を明らかにした。また、ロングリードシーケンスによる正確なゲノム情報を得ることに成功し、細胞生物学的、分子生物学的基盤が整備された。これらの成果から陸上植物と接合藻類の比較解析も可能となり、今後、接合藻類を用いた進化生物学的な解析の発展が期待される。

Report

(5 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Research-status Report
  • 2020 Research-status Report
  • 2019 Research-status Report
  • Research Products

    (16 results)

All 2023 2022 2021 2020 2019

All Journal Article (2 results) (of which Open Access: 2 results,  Peer Reviewed: 1 results) Presentation (14 results) (of which Invited: 3 results)

  • [Journal Article] DIVERSITY OF GENOME SIZE AND CHROMOSOME NUMBER IN HOMOTHALLIC AND HETEROTHALLIC STRAINS OF THE<i>CLOSTERIUM PERACEROSUM?STRIGOSUM?LITTORALE</i>COMPLEX (DESMIDIALES, ZYGNEMATOPHYCEAE, STREPTOPHYTA)2023

    • Author(s)
      Tsuchikane Yuki、Watanabe Misaki、Kawaguchi Yawako W、Uehara Koichi、Nishiyama Tomoaki、Sekimoto Hiroyuki、Tsuchimatsu Takashi
    • Journal Title

      bioRxiv

      Volume: 538656

    • DOI

      10.1101/2023.05.01.538656

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access
  • [Journal Article] A divergent RWP-RK transcription factor determines mating type in heterothallic Closterium2023

    • Author(s)
      Sekimoto, H., Komiya, A., Tsuyuki, N., Kawai, J., Kanda, N., Ootsuki, R., Suzuki, Y., Toyoda, A., Fujiyama, A., Kasahara, M., Abe, J., Tsuchikane, Y., Nishiyama, T.
    • Journal Title

      New Phytologist

      Volume: 237 Issue: 5 Pages: 1636-1651

    • DOI

      10.1111/nph.18662

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 誰でも学べる藻類学2023

    • Author(s)
      土金 勇樹・仲田 崇志
    • Organizer
      日本藻類学会第 47 回大会 公開シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメミカヅキモにおけるコピー数変異がもたらした顕著なゲノムサイズ多型と遺伝子発現への影響2022

    • Author(s)
      川口也和子、土金勇樹、田中啓介、太治輝昭、豊田敦、西山智明、関本弘之、土松隆志
    • Organizer
      日本進化学会 第24回大会 一般シンポジウムS2 全ゲノム情報で紐解く非モデル生物研究
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] ヒメミカヅキモにおけるゲノム量の多様性と染色体数2022

    • Author(s)
      土金 勇樹・渡辺 実咲・川口 也和子・関本 弘之・上原 浩一・土松 隆志
    • Organizer
      日本植物学会第86回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメミカヅキモにおける顕著なゲノムサイズ多型の進化的起源と遺伝子発現パターンへの影響2022

    • Author(s)
      口 也和子、土金 勇樹、田中 啓介、太治 輝昭、豊田 敦、西山 智明、関本 弘之、土松 隆志
    • Organizer
      日本生態学会第69回
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] ヒメミカヅキモにおける顕著なゲノムサイズ多型の進化的起源と遺伝子発現パターンへの影響2022

    • Author(s)
      川口也和子 土金勇樹 田中啓介 太治輝昭 豊田敦 西山智明 関本弘之 土松隆志
    • Organizer
      日本生態学会第69回
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメミカヅキモ種内にみられる大規模なゲノムサイズ変異の進化的起源2021

    • Author(s)
      川口也和子 土金勇樹 田中啓介 太治輝昭 豊田敦 西山智明 関本弘之 土松隆志
    • Organizer
      日本進化学会第23
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるゲノムサイズの多様性2021

    • Author(s)
      土金勇樹
    • Organizer
      日本植物学会85回大会関連集会・日本シダ学会・集会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] 蛍光タンパク質融合CenH発現によるヒメミカヅキモの染色体解析とゲノム進化2021

    • Author(s)
      渡辺実咲 村田隆 堤元佐 大友康平 根本知己 川口也和子 土松隆志 西山智明 土金勇樹 関本弘之
    • Organizer
      日本植物学会85回大会
    • Related Report
      2021 Research-status Report
  • [Presentation] ヒメミカヅキモにおける蛍光標識CenH3タンパク質の発現による染色体可視化2021

    • Author(s)
      渡辺実咲・村田隆・堤元佐・大友康平・根本知己・西山智明・土金勇樹・関本弘之
    • Organizer
      第45回日本藻類学会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] ミカヅキモの有性生殖2020

    • Author(s)
      土金勇樹
    • Organizer
      第43回日本分子生物学会年会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
    • Invited
  • [Presentation] ゲノム量から明らかにするヒメミカヅキモの多様性2020

    • Author(s)
      土金勇樹・川口也和子・上原浩一・土松隆志
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 全ゲノムデータからみたヒメミカヅキモの自殖系統におけるホメオログ間組み換え2020

    • Author(s)
      川口也和子・土金勇樹・田中啓介・太治輝昭・豊田敦・西山智明・関本弘之・土松隆志
    • Organizer
      日本植物学会第84回大会
    • Related Report
      2020 Research-status Report
  • [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるゲノム量の多様性2020

    • Author(s)
      土金勇樹・川口也和子・上原浩一・土松隆志
    • Organizer
      日本植物分類学会第19回大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report
  • [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおける生殖様式の平行進化:全ゲノムデータから探る2019

    • Author(s)
      川口也和子・土金勇樹・田中啓介・太治輝昭・豊田敦・西山智明・関本弘之・土松隆志
    • Organizer
      日本進化学会第21回大会
    • Related Report
      2019 Research-status Report

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Published: 2019-04-18   Modified: 2024-01-30  

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