ヒドラ属の生存戦略の差を生み出した種分化メカニズムの解明
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21K06289
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 45020:Evolutionary biology-related
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
濱田 麻友子 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (40378584)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000)
Fiscal Year 2022: ¥780,000 (Direct Cost: ¥600,000、Indirect Cost: ¥180,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000)
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| Keywords | 共生 / ゲノム / 刺胞動物 / ヒドラ / 進化 |
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| Outline of Research at the Start |
刺胞動物ヒドラ属には、クロレラを細胞内に共生させ栄養面で相利共生の関係にあるグリーンヒドラと、非共生性で捕食によって栄養を獲得する比較的大型のブラウンヒドラが存在する。本研究では、このような種間での生存戦略の差を生み出すメカニズムと進化を明らかにすることを目指す。特に、ブラウンヒドラ系統でのみレトロトランスポゾンの大規模な挿入が起こっていることに注目し、その遺伝子発現調節メカニズムへの影響とエピジェネティクス制御から種分化の分子メカニズムを解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では近縁種間で異なる栄養獲得戦略を取るヒドラを用いて、種分化の分子メカニズムの解明を目指している。ヒドラ属には、細胞内共生クロレラと栄養面で相利共生の関係にあるグリーンヒドラと、非共生性で捕食によって栄養を獲得する比較的大型のブラウンヒドラが存在している。また、グリーンヒドラの共生クロレラは栄養面でヒドラから供給される栄養に完全に依存し、ヒドラ体外で生きられないため、ヒドラー共生クロレラの共進化が示唆される。さらに興味深いことに、グリーンヒドラとブラウンヒドラの分岐の直後にブラウンヒドラ系統ではレトロトランスポゾンの大規模な挿入によるゲノムサイズの増加が起こっており、このことがヒドラ属の生存戦略の違いを生み出した原因の一つになっているかもしれない。そこで本研究ではヒドラ属におけるトランスポゾンの遺伝子発現調節メカニズムへの関与と、グリーンヒドラ進化における共生クロレラとの共進化から、種分化の分子メカニズムを解明することを目的とする。
まず、これまでのショートリードアセンブルでは難しかったリピート領域を正確にシーケンスするため、グリーンヒドラHydra viridissima A99およびブラウンヒドラHydra vulgaris AEPから高分子ゲノムDNAを抽出し、Oxford Nanopore社のMiNIONを用いたロングリードシーケンスを行った。また、グリーンヒドラに関しては共生クロレラからの作用を明らかにするため、これまでに明らかにしたChlorella sp. A99系統のゲノム・遺伝子配列やトランスクリプトーム情報を利用し、その特徴を探った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
グリーンヒドラー共生クロレラ間の相互作用を明らかにするため、光合成産物の供給が行われている明期と行われない暗期で共生クロレラのトランスクリプトームを比較し、共生関係に関連する遺伝子の同定を行った。その結果、明期では予想通り光合成系の遺伝子が活性化されている一方、暗期では飢餓状態の時に発現が上昇する遺伝子が活性化されていた。このことは、ヒドラ細胞内にいるにも関わらず、暗期には十分な栄養が供給されていないことを示す。その結果はこれまで明らかにした共生クロレラの遺伝子構成の特徴とともに現在論文にまとめている。
また、前年度までにヒドラゲノムにおけるリピート配列の正確なシーケンスやメチル化領域の特定のため、グリーンヒドラHydra viridissima A99およびブラウンヒドラHydra vulgaris AEPを用いて高分子ゲノムDNAの抽出とOxford Nanopore社のMiNIONを用いたロングリードシーケンスを試み、H.vulgaris AEPにおいては約40Gbのシーケンスを得ることができ、現在海外の共同研究者と協働してアセンブルとリピート領域の特定を行なっている。現在、グリーンヒドラの方で高分子ゲノムDNAの抽出とシーケンスを試みている。
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| Strategy for Future Research Activity |
共生クロレラの遺伝子構成とトランスクリプトーム解析の結果は論文として公表を目指す。また、前年度までに得られたブラウンヒドラのロングリードシーケンスデータは、アセンブルと遺伝子モデルの構築を行い、遺伝子領域とリピート配列領域の特定を行う。グリーンヒドラゲノムのロングリードシーケンスに関しては、手法を改良して再度ゲノム抽出から行い、ショートリードと合わせハイブリッドアセンブルを行う予定である。グリーンヒドラとブラウンヒドラのゲノムが揃い次第、リピート配列の分布やメチル化領域の特定を行い、近傍の影響を受けている可能性のある遺伝子の同定、およびブラウンヒドラとグリーンヒドラの比較解析を行う予定である。
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Report
(2 results)
Research Products
(5 results)
