サンゴが雲を作り気候を変化させているのか？遺伝子解析技術を用いた検証
| Project/Area Number |
20K21860
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 64:Environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
新里 宙也 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 洋 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (00583147)
鈴木 豪 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (30533319)
亀山 宗彦 北海道大学, 地球環境科学研究院, 准教授 (70510543)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,380,000 (Direct Cost: ¥2,600,000、Indirect Cost: ¥780,000)
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| Keywords | サンゴ / DMSP / DMS / 遺伝子 |
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| Outline of Research at the Start |
海岸を歩いていると感じる「磯の香り」硫化ジメチル（DMS）は、植物プランクトンの浸透圧調節物質であるDMSPから、DMSPリアーゼという酵素により生成される。DMSは大気中で水蒸気の凝結核となって雲を形成し、太陽光を遮ることで、地球冷却効果に重要な役割を果たすと考えられている。我々は18種の造礁サンゴの全ゲノムの比較解析から、通常動物に存在しないはずのDMSPリアーゼ酵素遺伝子が、サンゴ礁に優先しているミドリイシ属サンゴで、爆発的に増加していることを発見した。ミドリイシ属サンゴは、DMSを産出しているのだろうか？その可能性を遺伝子解析を中心に検証する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
海岸で感じる「磯の香り」の原因である硫化ジメチル（DMS）は、さまざまな植物プランクトンが浸透圧調節物質として生成するジメチルスルホニオプロピオン酸（DMSP）から、主に細菌や植物プランクトン自身が持つDMSPリアーゼという酵素により、DMSへと転換される。DMSは大気中で水蒸気の凝結核となり雲を形成するので、太陽光を遮ることによる地球冷却効果の役割を果たすと考えられている。我々は造礁サンゴのゲノム情報の比較解析から、特定のサンゴ（ミドリイシ属）でDMSPリアーゼに似たアミノ酸配列を持つ遺伝子（DMSPリアーゼ様遺伝子）の数が、ゲノム上で大きく増加していることを発見した。ミドリイシ属サンゴに多く存在するDMSPリアーゼ様遺伝子は、一体どのような役割を果たしているのかを明らかにすることを目的とする。
真核生物におけるDMSPリアーゼ様遺伝子の進化を明らかにするため、これまでに解読されているサンゴや褐虫藻のゲノム情報や、様々な生物のトランスクリプトームデータベース(NCBI TSA）から相同遺伝子を収集し、分子系統解析を行った。その結果、動物のDMSPリアーゼ様遺伝子は同一起源を持つ、刺胞動物以外の動物からは確認されない、褐虫藻・円石藻など他の真核生物のDMSPリアーゼ様遺伝子や原核生物のDMSPリアーゼとは起源が異なる、ことを明らかにし、これら成果を国際誌で報告した。ゲノム情報を向上させたミドリイシ科複数種とミドリイシ属サンゴとの比較ゲノム解析を行った結果、ミドリイシ属のDMSPリアーゼ様遺伝子の遺伝子数の増加は、コモンサンゴ属との分岐後に起こったことも明らかになった。さらに、DMSPリアーゼ様遺伝子はミドリイシの幼生段階において高発現していることが判明したので、幼生段階の遺伝子発現パターンについても解析を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
本研究課題で注目している遺伝子の、サンゴ幼生での遺伝子発現パターンの解析に着手したが、実験が予想よりも難航している。
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| Strategy for Future Research Activity |
DMSPリアーゼ様遺伝子は、サンゴの高温や浸透圧ストレスへの応答に関わっている可能性が示唆されるので、様々な環境変化に対してDMSPリアーゼ様遺伝子がどのように応答するのかを中心に解析を進めたい。サンゴの系統により、ゲノム上に存在するDMSPリアーゼ様遺伝子の数が大きく異なるので、系統ごとに遺伝子の機能が多様化している可能性もある。サンゴの系統間の比較についても注目し、研究を進めたい。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
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[Journal Article] Whole-Genome Sequencing Highlights Conservative Genomic Strategies of a Stress-Tolerant, Long-Lived Scleractinian Coral, Porites australiensis Vaughan, 19182021
Author(s)
Chuya Shinzato, Takeshi Takeuchi, Yuki Yoshioka, Ipputa Tada, Miyuki Kanda, Cedric Broussard, Akira Iguchi, Makoto Kusakabe, Frederic Marin, Noriyuki Satoh, Mayuri Inoue
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Journal Title
Genome Biology and Evolution
Volume: 13
Issue: 12
Pages: 1-16
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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