ヒラアオノリに見る藻類におけるアロ認証機構と雌雄非対称性の進化

• Project Area: Elucidation of Common Mechanisms for Allogeneic Authentication in Animals and Plants
• Project/Area Number: 22112506
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河野 重行 東京大学, 大学院・新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• Project Period (FY): 2010 – 2011
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2011)
• Budget Amount: ¥9,620,000 (Direct Cost: ¥7,400,000、Indirect Cost: ¥2,220,000); Fiscal Year 2011: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000); Fiscal Year 2010: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
• Keywords: アオサ藻綱 / ヒラアオノリ / アロ認証 / 性的二形性 / 雌雄非対称性 / 免疫サブトラクション法 / ESTライブラリー / 全ゲノム解析 / アロ認証機構 / 性的二形成 / オルガネラ遺伝

Research Abstract

本研究は、アオサ藻綱のヒラアオノリを用いて、配偶子に大小の雌雄差が生じる以前にすでにあるアロ(同種異個体)認証の機構を明らかにすることを目標にしている。
1.雌雄と連鎖する性的二形性の解析:長崎大学グループ(桑野ら)、筑波大グループ(宮村ら)と協同して、確立したヒラアオノリの培養系統を冷凍して管理保存し輸送する方法を検討している。
2.免疫サブトラクション法による性的二形性に関わる遺伝子の単離:雌雄の大小は接合装置の雌雄での非対称的な配置の延長線上にある性的二形成であることを明らかにしつつある。ヒラアオノリでは配偶子の異形化はわずかであるが、「免疫サブトラクション法」で配偶子の細胞表層に接合装置の性的二形性を検出している。
1)抗雌(♀)抗血清と抗雄(♂)抗血清を調整して、雌(♀)では200kDa、雄(♂)では40kDaの特異抗原を見いだすことができた。また、雄(♂)に特異的な60kDaと40kDaのバンドも検出した。
2)抗雌(♀)抗血清と抗雄(♂)抗血清を用いて蛍光抗体染色をおこない、雌雄に特異的な細胞構造の発見に務めている。接合装置だけでなく雌雄の膜が融合する領域の染色にも成功した。
3)雌雄配偶子で67～69万リード規模のESTを構築した。また、雌雄配偶子で77～95万リード数程度ではあるが全ゲノム解析を行った。さらに、共同研究で、雌雄配偶子の細胞膜分画をマスを利用してプロテオーム解析した。いずれも限られた規模なので、3つのデータをそれぞれ補完することで、雌雄特異的な遺伝子群の同定を可能にし、ESTと全ゲノム解析で見つかった雌雄特異的なコンティグ、雌(♀)10と雄(♂)2を仮想的な性決定領域(性染色体)とした。

Research Products

• [Journal Article] Chloroplast division and differentially regulated expression of FtsZ1 and FtsZ2 in Nannochloris bacillalis (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) (2012)
  • Author(s): Sumiya, N., Watanabe, K., Owari, S., Yamamot, M., Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 77 Pages: 59-66
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Plant sex change with biotrophic fungus revealed by the advanced light and SEM combining microscopy (2012)
  • Author(s): Fujita N., Aonuma W., Shimizu Y., Kawano S.
  • Journal Title: Acad.J.Sci. Volume: 3(印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imbalanced functional-disorders between pollen germination and seed formation by heavy-ion beam and γ-ray irradiation (2012)
  • Author(s): Aonuma, W., Ishii, K., Fujita, N., Shimizu, Y., Kazama, Y., Abe, T., Kawano, S.
  • Journal Title: RIKEN Accel.Prog.Rep. Volume: 45(印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of multiple FtsZ rings in chloroplast division under oligotrophic and eutrophic conditions in the unicellular green alga, Nannochloris bacillaris (Chlorophyta, Trebouxiophyceae) (2012)
  • Author(s): Sumiya, N., Owari, S., Watanabe, K., Kawano, S.
  • Journal Title: J.Phycol. Volume: 48(印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of mitochondrial and plastid ftsZ genes and analysis 1 of the organelle targeting sequence in the diatom Chaetoceros neogracile (Diatoms, Bacillariophyceae) (2012)
  • Author(s): Nishikawa, T., Moriyama, Y., Sato, M., Sano, T., Hasezawa, S., Ota, S., Kawano, S.
  • Journal Title: Phycol.Res. Volume: 60(印刷中)(掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA Packaging Proteins Glom and Glom2 Coordinately Organize the Mitochondrial Nucleoid of Physarum polycephalum (2011)
  • Author(s): Itoh, K., Izumi, A., Mori, T., Dohmae, N., Yui, R., Maeda-Sano, K., Shirai, Y., Kanaoka, M.M., Kuroiwa, T., Higashiyama, T., Sugita, M., Murakami-Murofushi, K., Kawano, S., Sasaki, N.
  • Journal Title: Mitochondria Volume: 11 Issue: 4 Pages: 575-586
  • DOI: 10.1016/j.mito.2011.03.002
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chlamydomonas reinhardtii : Duration of its cell cycle and phases at growth rates affected by light intensity (2011)
  • Author(s): Vitova, M., Bisova, K., Umysova, D., Hlavova, M., Kawano, S., Zachleder, V., Cizkova, M.
  • Journal Title: Planta Volume: 233 Issue: 1 Pages: 75-86
  • DOI: 10.1007/s00425-010-1282-y
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA Content of Stichococcus bacillaris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) nuclei determined with laser scanning cytometry (2011)
  • Author(s): Yamamoto, M., Handa, S., Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 76 Pages: 157-161
  • NAID: 10029478433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chlamydomonas reinhardtii : duration of its cell cycle and phases at growth rates aVected by temperature (2011)
  • Author(s): Vitova, M.; Binova, K., Hlavova, M., Kawano, S., Zachleder, V., Biqkova, M.
  • Journal Title: Planta Volume: 234 Issue: 3 Pages: 599-608
  • DOI: 10.1007/s00425-011-1427-7
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Involvement of elongation factor-1α, but not an actomyosin contractile ring, in cytokinesis in the primitive red alga Cyanidioschyzon merolae (2011)
  • Author(s): Imoto, Y., Nishida, K., Yagisawa, F., Yoshida, Y., Ohnuma, M., Yoshida, M., Fujiwara, T., Kuroiwa, H., Kawano, S., Kuroiwa, T.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 76 Pages: 431-437
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Aurora kinase of the red alga Cyanidioschyzon merolae is related to both mitochondrial division and mitotic spindle formation (2011)
  • Author(s): Kato, S., Imoto, Y., Ohnuma, M., Matsunaga, T.M., Kuroiwa, H., Kawano, S., Kuroiwa, T., Matsunaga, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 76 Pages: 455-462
  • NAID: 10030119768
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Narrowing Down the Mapping of Plant Sex-Determination Regions Using New Y Chromosome-Specific Markers and Heavy-Ion-Beam Irradiation-Induced Y Deletion Mutants in Silene latifolia (2011)
  • Author(s): Fujita, N., Torii, C., Ishii, K., Aonuma, W., Shimizu, Y., Kazama, Y., Abe, T., Kawano, S.
  • Journal Title: G3 Volume: 2 Issue: 2 Pages: 271-278
  • DOI: 10.1534/g3.111.001420
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A petal-less flower caused by a Microbotryum violaceum mutant (2011)
  • Author(s): Fujita, N., Aonuma, W., Shimizu, Y., Yamanaka, K., Hirata, A., Hood, M.E., Kawano, S.
  • Journal Title: Int.J.Plant Sci Volume: 173 Issue: 5 Pages: 1-11
  • DOI: 10.1086/665587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chlamydomonas reinhardtii : Duration of its cell cycle and phases at growth rates affected by light intensity. (2011)
  • Author(s): Vitova, M.; Bisova, K.; Umysova, D.; Hlavova, M.; Kawano, S.; Zachleder, V.; Cizkova, M.
  • Journal Title: Planta Volume: 233 Pages: 75-86
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA Packaging Proteins Glom and Glom2 Coordinately Organize the Mitochondrial Nucleoid of Physarum polycephalum. (2011)
  • Author(s): Itoh, K., Izumi, A., Mori, T., Dohmae, N., Yui, R., Maeda-Sano, K., Shirai, Y, Kanaoka, M.M., Kuroiwa, T., Higashiyama, T., Sugita, M., Murakami-Murofushi, K., Kawano, S., Sasaki, N.
  • Journal Title: Mitochondria Volume: 11((印刷中)掲載確定)
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] DNA content of Stichococcus bacillaris (Trebouxiophyceae, Chlorophyta) nuclei determined with laser scanning cytometry. (2011)
  • Author(s): Yamamoto, M., Handa, S., Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 76((印刷中)掲載確定)
  • NAID: 10029478433
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Two separate pathways including SlCLV1, SlSTM and SlCUC that control carpel development in a bisexual mutant of Silene latifolia. (2010)
  • Author(s): Koizumi, A., Yamanaka, K., Nishihara, N., Kazama, Y., Abe, T., Kawano, S.
  • Journal Title: Plant Cell Physiol Volume: 51 Pages: 282-293
  • NAID: 10027346901
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Analysis of BAC clones containing homologous sequences on the end of the Xq arm and on chromosome 7 in the dioecious plant Silene latifolia (2010)
  • Author(s): Ishii, K., Amanai, Y., Kazama, Y., Ikeda, M., Kamada, H., Kawano, S.
  • Journal Title: Genome Volume: 53 Pages: 311-320
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chloroplasts divide by contraction of a bundle of nanofilaments consisting of polyglucan. (2010)
  • Author(s): Yoshida, Y., Kuroiwa, H., Misumi, O., Yoshida, M., Ohnuma, M., Fujiwara, T., Yagisawa, F., Hirooka, S., Imoto, Y., Matsushita, K., Kawano, S., Kuroiwa, T.
  • Journal Title: Science Volume: 329 Pages: 949-953
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of chloroplast FtsZ and AtpC, and analysis of protein targeting into the complex chloroplast of the haptophyte Pavlova pinguis. (2010)
  • Author(s): Nishikawa, T., Kajitani, H., Sato, M., Mogi, Y., Moriyama, Y., Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 75 Pages: 203-210
  • NAID: 10026984048
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sex chromosome evolution revealed by physical mapping of SlAP3X/Y in the dioecious plant Silene latifolia. (2010)
  • Author(s): Nishiyama, R., Ishii, K., Kifune, E., Kazama, Y, Nishihara, K., Matsunaga, S., Shinozaki. K., Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 75 Pages: 319-325
  • NAID: 10027435000
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 原始紅藻シゾンにおける単一マイクロボディ分裂制御機構の解析 (2011)
  • Author(s): 井元祐太、吉田大和、大沼みお、藤原崇之、吉田昌樹、三角修己、八木沢芙美、廣岡俊亮、黒岩晴子、河野重行、黒岩常祥
  • Organizer: 日本植物形態学会第23回総会・大会
  • Place of Presentation: 日本女子大東京
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 宿主植物ヒロハノマンテマの花弁を完全抑制する黒穂菌の新規突然変異体 (2011)
  • Author(s): 藤田尚子、青沼航、清水祐史、河野重行
  • Organizer: 日本植物形態学会第23回総会・大会
  • Place of Presentation: 日本女子大東京
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] 重イオンビームとγ線照射で得られた雌雄異株植物ヒロハノマンテマの両性花変異体 (2011)
  • Author(s): 青沼航、清水祐史、藤田尚子、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物形態学会第23回総会・大会
  • Place of Presentation: 日本女子大東京
  • Year and Date: 2011-09-16
• [Presentation] Plant sex change with biotrophic fungus revealed by the advanced light and SEM combining microscopy (2011)
  • Author(s): Naoko Fujita, Wataru Aonuma, Yuji Shimizu, Shigeyuki Kawano
  • Organizer: International Journal of Arts and Sciences, Harvard University
  • Place of Presentation: Boston, USA
• [Presentation] Microstructure of the astaxanthin accumulating cell induced by the light stress in Haematococcus (2011)
  • Author(s): Matsuura, H., Wayama, M., Hirata, A., Kawano, S.
  • Organizer: 5th European Phycological Congress
  • Place of Presentation: Rhodes Island, Greece(招待講演)
• [Presentation] Microalgae-novel highly-efficient producers of starch or oil (2011)
  • Author(s): Zachleder, V., Kawano, S.
  • Organizer: 5th European Phycological Congress
  • Place of Presentation: Rhodes Island, Greece
• [Presentation] The super anther smut fungus, a Microbotryum violaceum mutant, auses a petal-less flower with irregular timing of spore formation in the early flower bud of Silene latifolia (2011)
  • Author(s): Naoko Fujita, Wataru Aonuma, Yuji Shimizu, Shigeyuki Kawano
  • Organizer: International Union of Microbiological Societies Congresses
  • Place of Presentation: 札幌コンベンションセンター、札幌
• [Presentation] The filament and colony formation caused by deficiency of cleavage and dissociation of the mother cell wall in Trebouxiophyceae (2011)
  • Author(s): Yamamoto, M., Handa, S., Miyamura, S., Nagumo, T., Kawano, S.
  • Organizer: The 6th Asian Pacific Phycological Forum
  • Place of Presentation: Yeosu, Korea(招待講演)
• [Presentation] 原始紅藻シゾンにおけるマイクロボディ分裂制御遺伝子の解析 (2011)
  • Author(s): 井元祐太、吉田大和、大沼みお、藤原崇之、吉田昌樹、三角修己、八木沢芙美、廣岡俊亮、黒岩晴子、河野重行、黒岩常祥
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] ヒロハノマンテマに感染し花芽メリステムの攪乱と花弁を完全抑制する黒穂菌突然変異体 (2011)
  • Author(s): 藤田尚子、青沼航、清水裕史、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] トレボキシア藻の娘細胞連結による糸状化と細胞塊形成 (2011)
  • Author(s): 山本真紀、半田信司、宮村新一、南雲保、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの雌雄の開花同調性と重イオンビーム照射タイミング (2011)
  • Author(s): 青沼航、石井公太郎、清水祐史、藤田尚子、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] ヒロハノマンテマX染色体連鎖遺伝子S1WUS1は性染色体進化の過程でY染色体から消失した? (2011)
  • Author(s): 風間裕介、西原潔、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第75回大会
  • Place of Presentation: 東京大学駒場キャンパス
• [Presentation] ヒラアオノリ接合子内でのオルガネラDNA消失と葉状体形成にともなうオルガネラ分離 (2011)
  • Author(s): 佐藤康太、茂木祐子、桑野和可、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第35回大会
  • Place of Presentation: 富山大学 富山市
• [Presentation] 緑藻ヘマトコッカスの光照射ストレスで誘導されるアスタキサンチン蓄積細胞の微細構造 (2011)
  • Author(s): 松浦葉月、和山真里奈、平田愛子、張凱、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第35回大会
  • Place of Presentation: 富山大学 富山市
• [Presentation] 真正粘菌の原始的な性とミトコンドリアの遺伝 (2010)
  • Author(s): 森山陽介、高野博嘉、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] 真正粘菌のミトコンドリア核の構築と機能発現に協調的に機能するGlomとGlom2の解析 (2010)
  • Author(s): 伊藤喜重、泉亜紀子、森稔幸、由比良子、前田桂、堂前直、金岡雅浩、黒岩常祥、東山哲也、室伏きみ子、河野重行、佐々木成江
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] 染色体分裂リング遺伝子の同定と機能解析 (2010)
  • Author(s): 吉田大和、黒岩晴子、三角修己、吉田昌樹、大沼みお、藤原崇之、八木沢芙美、廣岡俊亮、井元祐太、松下一信、河野重行、黒岩常祥
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] ヒロハノマンテマの先熟後熟花粉と雌蕊成熟から見た欠失突然変異体獲得の照射タイミング (2010)
  • Author(s): 青沼航、清水祐史、鳥居千尋、藤田尚子、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] 雄性決定機能領域の特定を目指した新規Y染色体特異的STSマーカーの探索 (2010)
  • Author(s): 藤田尚子、青沼航、清水祐史、鳥居千尋、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] ヒロハノマンテマのXY性染色体の対立遺伝子APETALA 3の構造とその周辺領域 (2010)
  • Author(s): 石井公太郎、風間裕介、西山りゑ、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] 重イオンビーム照射で作出した無性花変異体を用いて明らかにするY染色体雄性決定領域 (2010)
  • Author(s): 風間裕介、石井公太郎、鳥居千尋、藤田尚子、河野重行、阿部知子
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Presentation] 母細胞壁の開裂と脱離の有無から見たトレボキシア藻の娘細胞連結 (2010)
  • Author(s): 山本真紀、半田信司、宮村新一、南雲保、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第74回大会
  • Place of Presentation: 中部大学 春日井市
• [Book] 生物学辞典 (2010)
  • Author(s): 河野重行(分担執筆)
  • Total Pages: 1615
  • Publisher: 東京化学同人
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/index.html
• [Remarks]
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/index.html