Harnessing chloroplast inheritance
Publicly Offered Research
| Project Area | Determining the principles of the birth of new plant species: molecular elucidation of the lock-and-key systems in sexual reproduction |
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| Project/Area Number |
17H05840
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Review Section |
Biological Sciences
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
西村 芳樹 京都大学, 理学研究科, 助教 (70444099)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2019-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2018)
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| Budget Amount *help |
¥15,470,000 (Direct Cost: ¥11,900,000、Indirect Cost: ¥3,570,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,670,000 (Direct Cost: ¥5,900,000、Indirect Cost: ¥1,770,000)
Fiscal Year 2017: ¥7,800,000 (Direct Cost: ¥6,000,000、Indirect Cost: ¥1,800,000)
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| Keywords | 葉緑体DNA / ミトコンドリアDNA / 母性遺伝 / 葉緑体 / 進化 / 相同組換え / 緑藻クラミドモナス / 植物 / 遺伝学 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生殖をめぐる多様な現象群のうち、未だその分子機構や進化的意義が分からないものの一つに「葉緑体やミトコンドリアDNAの母性遺伝」がある。母性遺伝とは、葉緑体やミトコンドリアが持つDNAが母親のみから子孫に伝えられる現象のことであり、ヒトを含む動物から菌類、藻類、植物に至る幅広い生物種において普遍的に観察される。母性遺伝は、雌と雄由来の葉緑体／ミトコンドリアDNAを明確に識別し、片方のみを排除することで実現すると考えられているが、そのメカニズムは現在活発な議論の対象となっている。
本研究では緑藻クラミドモナス、担子菌類クリプトコッカスをモデルとして、葉緑体とミトコンドリアDNAの片親遺伝のメカニズムを探った。緑藻クラミドモナスでは、接合子成熟の鍵制御因子であるGSP1が欠損すると葉緑体母性遺伝が完全に停止する。GSP1欠損変異体をもちいたRNAseq解析から、接合子においてGSP1によって活性化されるRecAに注目し、その欠損株における母性遺伝を解析したところ、約１０ー２０％の接合子において父性遺伝が観察された。父性遺伝の原因を探るべく、RecA欠損変異体における接合後の各段階における葉緑体DNAの変化を追跡した。接合子における雄葉緑体核様体の消失現象は正常に観察されていたのに対し、接合胞子が減数分裂をおこなって栄養細胞にある段階で起きる雌葉緑体DNAの複製に異常が観察されたことから、RecAは雌葉緑体DNAの複製を促進することにより、葉緑体DNAの母性遺伝を保障している可能性が示された。一方クリプトコッカスにおいて、ミトコンドリア核様体の可視化に成功し、その挙動を観察したところ、雄由来のミトコンドリア核様体が選択的に消失し、核様体を失ったミトコンドリアはオートファジーによって除去されることが明らかになった。
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| Research Progress Status |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成30年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(2 results)
Research Products
(35 results)
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[Journal Article] Isolation and characterization of Chlamydomonas autophagy-related mutants in nutrient-deficient conditions.2018
Author(s)
Kajikawa, M., Yamauchi, M., Shinkawa, H., Tanaka, M., Hatano, K., Nishimura, Y., Kato, M., Fukuzawa, H.
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Journal Title
Plant Cell Physiology
Volume: 60
Issue: 1
Pages: 126-138
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access
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[Presentation] Dynamic Network Structure of Chloroplast Nucleoids.2018
Author(s)
Yoshiki Nishimura, Yusuke Kobayashi, Yoshitaka Kamimura, Osami Misumi, Toshiharu Shikanai, Mari Takusagawa, Yusuke Kobayashi, Yoichiro Fukao, Isamu Miyakawa, Toshiharu Shikanai.
Organizer
18th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
Related Report
Int'l Joint Research
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