地衣類における緑藻共生とシアノバクテリア共生の遺伝的基盤の解明

• Project/Area Number: 22KJ1649
• Project/Area Number (Other): 21J01026 (2021-2022)
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Multi-year Fund (2023); Single-year Grants (2021-2022)
• Section: 国内
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 升本 宙 京都大学, 地球環境学堂, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2023-03-08 – 2024-03-31
• Project Status: Declined (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2023: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 菌類 / 藻類 / 共生 / ゲノム / シアノバクテリア / 担子菌類 / 地衣類 / 緑藻

Outline of Research at the Start

地衣共生は菌類-藻類間の共生系であり，菌類の共生相手となる藻類（共生藻）は主に真核生物の緑藻または原核生物のシアノバクテリア（藍藻）であることが知られている。しかし，ドメインの異なるこれらの“藻類”と菌類との間での地衣共生の機構が共通のものであるのか，あるいはそれぞれ独自の機構を発達させているのかは未解明である。そこで本研究では，緑藻共生とシアノバクテリア共生の二つの地衣共生系を研究対象として，共生時と非共生時の遺伝子発現差解析や，共生に関与する可能性の高い遺伝子の機能解析を通して両共生系を比較することにより，地衣共生を総合的に理解することを目指している。

Outline of Annual Research Achievements

本年度はCyphellostereum ushimanumのドラフトゲノムを新たに取得した。これまでにドラフトゲノムを取得した3種の地衣化担子菌（C. ushimanum，D. moorei，Multiclavula mucida）について，ゲノム中の糖質関連酵素（CAzyme）の保有レパートリーを子嚢菌門の地衣化菌のゲノムと比較したところ，C. ushimanumとD. mooreiはペプチドグリカンの分解に関与するCAZymeを複数個保有する点で独特であり，共生藻であるシアノバクテリアの細胞内に吸器を形成する両種の形質との関連が示唆された。また，M. mucidaはキシランの分解に関わるCAZymeを複数個保有する点で独特であり，発生基質である腐朽材への定着に関与する要素である可能性が示唆された。子嚢菌門の地衣化菌のゲノムと共通する特徴としては，ペクチンの分解に関わるCAZymeを欠く点，また，スクロースの分解に関わるCAZymeを保有する点などが挙げられる。担子菌M. mucidaと共生藻Elliptochloris subsphaericaの共生系については，共培養実験を実施して地衣体形成の誘導を行い，共生時に特異的な遺伝子発現をRNA-seqで解析した。その結果，地衣共生時において転写因子や輸送体，レクチンをコードする遺伝子の発現上昇が認められた。また，機能不明の推定低分子量分泌タンパク質をコードする遺伝子も発現が上昇しており，これらはMulticlavula-Elliptochloris間の地衣共生に関与する可能性が高い要素として，今後注目すべき対象であると考えられる。また本年度の野外調査においては，Cyphellostereum属の新規系統に位置する複数の未記載種が見出され，本属菌が温帯から冷温帯にまで分布していることが判明した。

Research Progress Status

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Taxonomic study of polymorphic basidiomycetous fungi Sirobasidium and Sirotrema: Sirobasidium apiculatum sp. nov., Phaeotremella translucens comb. nov. and rediscovery of Sirobasidium japonicum in Japan (2022)
  • Author(s): Muneki Yamada, Rikiya Endoh, Hiroshi Masumoto, Yuma Yoshihashi, Moriya Ohkuma & Yousuke Degawa
  • Journal Title: Antonie van Leeuwenhoek Volume: 115 Issue: 12 Pages: 1421-1436
  • DOI: 10.1007/s10482-022-01787-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The lichen photobiont genus Rhizonema (cyanobacteria) exhibits diverse modes of branching, both false and true (2022)
  • Author(s): Masumoto Hiroshi、Sanders William B.
  • Journal Title: Journal of Phycology Volume: 58 Issue: 4 Pages: 612-625
  • DOI: 10.1111/jpy.13256
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Cyphellostereum ushimanum sp. nov. (Hygrophoraceae, Agaricales) described from Amami-Oshima Island (Kagoshima Prefecture, Ryukyu Islands), Japan, with ultrastructural observations of its Rhizonema photobiont filaments penetrated longitudinally by a central haustorium (2022)
  • Author(s): Masumoto Hiroshi、Degawa Yousuke
  • Journal Title: Mycological Progress Volume: 21 Issue: 1 Pages: 167-179
  • DOI: 10.1007/s11557-021-01766-w
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Four new records of bryophilous and non-bryophilous discomycetes of the <i>Octospora</i> lineage (Pyronemataceae, Pezizales) from Japan (2021)
  • Author(s): 細野 天智、鵜沢 美穂子、大前 宗之、升本 宙、出川 洋介
  • Journal Title: Japanese Journal of Mycology Volume: 62 Issue: 2 Pages: 77-91
  • DOI: 10.18962/jjom.jjom.R02-22
  • NAID: 130008136469
  • ISSN: 0029-0289, 2424-1296
  • Year and Date: 2021-11-01
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Lichen algae: the photosynthetic partners in lichen symbioses (2021)
  • Author(s): Sanders William B.、Masumoto Hiroshi
  • Journal Title: The Lichenologist Volume: 53 Issue: 5 Pages: 347-393
  • DOI: 10.1017/s0024282921000335
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Presentation] 地衣化担子菌類Dictyonema moorei（ハラタケ目ヌメリガサ科）のCAZyme特性 (2022)
  • Author(s): 升本宙, 吉橋佑馬, 出川洋介, 田中千尋
  • Organizer: 日本菌学会第66回大会
• [Presentation] 3種の地衣化担子菌類のゲノムが保有する CAZyme レパートリーの比較 (2022)
  • Author(s): 升本宙, 吉橋佑馬, 出川洋介, 田中千尋
  • Organizer: 第21回糸状菌分子生物学コンファレンス
• [Presentation] 地衣共生藻について (2022)
  • Author(s): 升本宙
  • Organizer: 日本地衣学会第21回大会
  • Invited
• [Presentation] 日本国内の各種環境から単離された微細藻類 Elliptochloris(トレボウクシア藻綱)の系統・分類学的研究 (2022)
  • Author(s): 升本宙、半田信司、出川洋介
  • Organizer: 日本藻類学会第46回大会
• [Presentation] Co-culture experiments between a lichenized basidiomycetes Dictyonema moorei and its photobiont Rhizonema sp. (2021)
  • Author(s): Hiroshi Masumoto, Yousuke Degawa
  • Organizer: The 9th International Association for Lichenology Symposium (IAL9)
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] 地衣化担子菌類 Bryoclavula phycophila の再発見とその共生藻に関する研究 (2021)
  • Author(s): 升本宙、出川洋介
  • Organizer: 日本菌学会第65回大会
• [Presentation] 奄美大島で発見された日本初となる地衣化担子菌類Cyphellostereum属の報告 (2021)
  • Author(s): 升本宙、出川洋介
  • Organizer: 令和3 (2021) 年度日本菌学会関東支部年次大会