ネムリユスリカの乾燥無代謝休眠を支えるゲノムの進化

• Project Area: Genetic bases for the evolution of complex adaptive traits
• Project/Area Number: 25128714
• 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: National Institute of Agrobiological Sciences
• Principal Investigator: 黄川田 隆洋 独立行政法人農業生物資源研究所, 遺伝子組換え研究センター, 主任研究員 (60414900)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥18,460,000 (Direct Cost: ¥14,200,000、Indirect Cost: ¥4,260,000); Fiscal Year 2014: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000); Fiscal Year 2013: ¥9,230,000 (Direct Cost: ¥7,100,000、Indirect Cost: ¥2,130,000)
• Keywords: 複合適応進化 / 乾燥耐性 / ゲノム / 進化 / 昆虫 / 複合適応形質

Outline of Annual Research Achievements

昨年度発表したネムリユスリカのドラフトゲノム（研究室で飼育しているナイジェリアsib-cross系統）に加えて、ネムリユスリカ４個体群のゲノム情報が利用できるようになった。それらの個体群の分化の進化プロセスを調べるために28S rRNA配列に基づいたPolypedilum属のML系統樹を作成した。その結果、ナイジェリア産の個体群とマラウイ産の個体群がそれぞれ別のクレードにはっきりと分かれた。更に、28Sに加えて、18S　rRNA、ミトコンドリアのCOI、そして核タンパク質のCAD遺伝子の配列に基づいたML系統解析を行い、その結果をユスリカの化石情報で補正された系統樹（Cranston et al. 2011）に合わせて、分岐年代を推定した。その結果、ナイジェリア産のAnguantuta個体群と研究室系統のゲノム系統が約130万年前に分化したのに対し、マラウイ産のMandala 個体群とZomba個体群は約370万年前に分化したと推定された。一方、ナイジェリアとマラウイの個体群は2900万年前に分化したと推定され、その距離は別種と同じくらい離れていた。したがって、ネムリユスリカの極限乾燥耐性はおそらく2900万年前に獲得されたと思われる。共通祖先のARIdは2900万年の間にナイジェリアとマラウイの個体群でそれぞれ進化し続けて、重複した遺伝子クラスターの異なる組み合わせが生じたと示唆された。

Research Progress Status

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

26年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Diversity of the expression profiles of late embryogenesis abundant (LEA) protein encoding genes in the anhydrobiotic midge Polypedilum vanderplanki (2015)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Oleg Gusev, Richard Cornette, Sachiko Shimura, Shingo Kikuta, Jun Okada, Takashi Okuda,Takahiro Kikawada
  • Journal Title: Planta Volume: - Issue: 2 Pages: 451-459
  • DOI: 10.1007/s00425-015-2284-6
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] ネムリユスリカの乾燥耐性の秘密にせまる (2015)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Journal Title: 現代化学 Volume: 529 Pages: 48-52
  • NAID: 40020394156
• [Journal Article] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • Author(s): Gusev O. Okuda T, Kikawada T etal.,
  • Journal Title: Nat. Commun Volume: 5 Issue: 1 Pages: 1-9
  • DOI: 10.1038/ncomms5784
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] カラカラに干からびても死なない秘密: 極限的な乾燥耐性はどのように進化してきたのか? (2014)
  • Author(s): 岡田淳, 黄川田隆洋
  • Journal Title: 細胞工学 Volume: 33 Pages: 986-991
• [Journal Article] An abundant LEA protein in the anhydrobiotic midge, PvLEA4, acts as a molecular shield by limiting growth of aggregating protein particles (2013)
  • Author(s): Rie Hatanaka, Yuka Hagiwara-Komoda, Takao Furuki, Yasushi Kanamori, Mika Fujita, Richard Cornette, Minoru Sakurai, Takashi Okuda, Takahiro Kikawada
  • Journal Title: Insect Biochemistry and Molecular Biology Volume: 43 Issue: 11 Pages: 1055-1067
  • DOI: 10.1016/j.ibmb.2013.08.004
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Diversity of LEA-like proteins and its mRNA expression in the sleeping chironomid (2013)
  • Author(s): Gusev O, Hatanaka R, Cornette R, Kikawada T
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 59 Pages: 47-50
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] ネムリユスリカにおけるアンヒドロビオシス誘導機構の分子基盤の解明 (2013)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Journal Title: 低温生物工学会誌 Volume: 59 Pages: 9-13
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 比較ゲノム解析から分かってきたネムリユスリカの極限乾燥耐性 (2015)
  • Author(s): Cornette R, Gusev O, 末次克行, 畑中理恵, 志村幸子, 奥田隆, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ポリエチレンイミンポリマーにより付着性を高めた昆虫浮遊性細胞の動態観察 (2015)
  • Author(s): 菊田真吾, 渡辺俊介, 佐藤令一, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] ネムリユスリカ由来培養細胞の乾燥耐性と細胞周期の停止 (2015)
  • Author(s): 渡辺俊介, 菊田真吾, 佐藤令一, 畑中理恵, グセフオレグ, 奥田隆, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回日本応用動物昆虫学会大会
  • Place of Presentation: 山形大学
  • Year and Date: 2015-03-26 – 2015-03-28
• [Presentation] 干からびても蘇る！ネムリユスリカの極限乾燥耐性 (2015)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Organizer: 第18回自然科学研究機構シンポジウム
  • Place of Presentation: 学術総合センター（一橋講堂）
  • Year and Date: 2015-03-22
  • Invited
• [Presentation] 比較ゲノム解析から見えてきたネムリユスリカの極限環境適応 (2014)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Organizer: 第12回農薬バイオサイエンス研究会
  • Place of Presentation: 神戸大学
  • Year and Date: 2014-12-05
  • Invited
• [Presentation] ネムリユスリカにおける乾燥応答性遺伝子Leaの発現解析 (2014)
  • Author(s): 畑中理恵, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 奥田隆, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ゲノム編集技術による乾燥耐性遺伝子検索のためのツール構築 (2014)
  • Author(s): 岡田淳, 菊田真吾, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 山本卓, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ネムリユスリカゲノムゲノム解析から見えてきた極限環境適応の進化 (2014)
  • Author(s): 黄川田隆洋, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 川島武士, Logacheva M, Kondrashov A, Penin A, 畑中理恵, 菊田真吾, 志村幸子, 片寄裕一, 松本隆, Shagimardanova E, Alexeev D, Govorun V, Wisecaver J, Mikheyev A, 小柳亮, 藤江学, 西山智明, 重信秀治, 柴田朋子, Golygina V, 長谷部光泰, 奥田隆, 佐藤矩行
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] ナトリウムイオンとトレハロースの輸送機構～からからにひからびて、耐性を発揮するその前に～ (2014)
  • Author(s): 菊田真吾, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第37回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜
  • Year and Date: 2014-11-25 – 2014-11-27
• [Presentation] Oxidative stress and anhydrobiosis in the desiccation-tolerant midge, Polypedilum vanderplanki (2014)
  • Author(s): Cornette R, Iwata K, Gusev O, Hatanaka R, Okada J, Kikawada T, Okuda T
  • Organizer: International seminar LIFE OF GENOMES
  • Place of Presentation: カザン大学（ロシア）
  • Year and Date: 2014-10-26 – 2014-10-29
  • Invited
• [Presentation] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • Author(s): Kikawada T
  • Organizer: International seminar LIFE OF GENOMES
  • Place of Presentation: カザン大学（ロシア）
  • Year and Date: 2014-10-26 – 2014-10-29
  • Invited
• [Presentation] 比較ゲノム解析から見えてきた極限環境適応：ネムリユスリカの乾燥耐性 (2014)
  • Author(s): 黄川田隆洋, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 畑中理恵, 菊田真吾, 志村幸子, 奥田隆
  • Organizer: 第16回日本進化学会大会
  • Place of Presentation: 高槻現代劇場
  • Year and Date: 2014-08-21 – 2014-08-24
  • Invited
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質のストレス耐性付与能力の検討 (2014)
  • Author(s): 畑中理恵, グセフ・オレグ, コルネット・リシャー, 奥田隆, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回低温生物工学会年会セミナー及び年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2014-06-28 – 2014-06-29
• [Presentation] ネムリユスリカの乾燥耐性遺伝子検索のためのゲノム編集技術の構築 (2014)
  • Author(s): 岡田淳, 菊田真吾, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 山本卓, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第59回低温生物工学会年会セミナー及び年会
  • Place of Presentation: 九州大学
  • Year and Date: 2014-06-28 – 2014-06-29
• [Presentation] Oxidative stress and anhydrobiosis in the desiccation-tolerant midge, Polypedilum vanderplanki (2014)
  • Author(s): Cornette R, Iwata K, Gusev O, Hatanaka R, Okada J, Kikawada T, Okuda T
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: ポミシェ、フランス
• [Presentation] Morphological changes associated with induced complete desiccation resistance in the cell line derived from an anhydrobiotic insect (2014)
  • Author(s): Evtugyn V, Okada J, Shagimardanova E, Okuda T, Kikawada T, Gusev O
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: ポミシェ、フランス
• [Presentation] Comparative genome sequencing reveals genomic signature of desiccation tolerance in the anhydrobiotic midge (2014)
  • Author(s): Gusev O, Suetsugu Y, Cornette R, Kawashima T, Logacheva M, Kondrashov A, Penin A, Hatanaka R, Kikuta S, Shimura S, Katayose Y, Matsumoto T, Shagimardanova E, Alexeev D, Govorun V, Wisecaver J, Mikheyev A, Koyanagi R, Nishiyama T, Shigenobu S, Shibata T.F, Galygina V, Hasebe M, Okuda T, Satoh N, Kikawada T
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: ポミシェ、フランス
  • Invited
• [Presentation] Comprehensive characterization of LEA proteins in the anhydrobiotic midgePolypedilum vanderplanki (2014)
  • Author(s): Hatanaka R, Gusev O, Suetsugu Y, Cornette R, Okada J, Okuda T, Kikawada T
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: ポミシェ、フランス
• [Presentation] Construction of optimized CRISPR/Cas system to research the anhydrobiosis in the sleeping chironomid (2014)
  • Author(s): Okada J, Kikuta S, Gusev O, Suetugu Y, Cornette R, Yamamoto T, Kikawada T
  • Organizer: New Frontiers in Anhydrobiosis
  • Place of Presentation: ポミシェ、フランス
• [Presentation] 培養細胞の常温乾燥保存は可能になるのか？ ­―極限乾燥耐性昆虫ネムリユスリカのトレハローストランスポーターの応用­― (2013)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Organizer: 第8回 トランスポーター研究会年会
  • Place of Presentation: 熊本大学
  • Invited
• [Presentation] 動的光散乱法によるネムリユスリカLEAタンパク質の抗凝集活性測定 (2013)
  • Author(s): 黄川田隆洋, 畑中理恵
  • Organizer: 第58回低温生物工学会セミナー・年会
  • Place of Presentation: 関西大学
• [Presentation] Some like it dry: hsp in the sleeping chrionomid and their role in the complete desiccation resistance (2013)
  • Author(s): Gusev O, Shagimardanova E, Rudakova N, Cornette R, Suetsugu Y, Kikawada T
  • Organizer: FEBS Congress 2013
  • Place of Presentation: サンクトペテルブルク、 ロシア
  • Invited
• [Presentation] Understanding the evolution of anhydrobiosis in the sleeping Chironomid, Polypedilum vanderplanki, by comparative genomics (2013)
  • Author(s): Cornette R, Gusev O, Suetsugu Y, Okuda T, Kawashima T, Sato N, Nishiyama T, Hasebe M, Kikawada T
  • Organizer: 5th International Symposium of Environmental Physiology of Ectotherms and Plants
  • Place of Presentation: ロンドン、カナダ
• [Presentation] ユスリカ科における小さいゲノムサイズと極限環境に対する適応能力 (2013)
  • Author(s): コルネット・リシャー, グセフ・オレグ, 志村幸子, 黄川田隆洋, 奥田隆
  • Organizer: 極限環境生物学会第14回年会
  • Place of Presentation: 明治大学（生田キャンパス）
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質のin silico解析 (2013)
  • Author(s): 畑中理恵, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 黄川田隆洋
  • Organizer: 極限環境生物学会第14回年会
  • Place of Presentation: 明治大学（生田キャンパス）
• [Presentation] Anhydrobiosis vs. aging: comparative genomics of protein repair L-isoaspartyl methyltransferases in the sleeping chironomid (2013)
  • Author(s): Gusev O, Suetsugu Y, Shagimardanova E, Kikawada T
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] ネムリユスリカLEAタンパク質は分子シールドとして乾燥によるタンパク質の凝集形成を抑制する (2013)
  • Author(s): 畑中理恵, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Presentation] カラカラに干からびても死なない生物のゲノム (2013)
  • Author(s): 黄川田隆洋, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 畑中理恵, 菊田真吾, 志村幸子, 奥田隆
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
  • Invited
• [Presentation] ネムリユスリカの乾燥耐性遺伝子検索のためのゲノム編集技術の構築 (2013)
  • Author(s): 岡田淳, 菊田真吾, Gusev O, 末次克行, Cornette R, 山本卓, 黄川田隆洋
  • Organizer: 第36回日本分子生物学会年会
  • Place of Presentation: 神戸
• [Book] ネムリユスリカのふしぎな世界―この昆虫は、なぜ「生き返る」ことができるのか？ (2014)
  • Author(s): 黄川田隆洋
  • Total Pages: 184
  • Publisher: ウェッジ出版
• [Remarks] 極限乾燥耐性生物ネムリユスリカのゲノム概要配列を解読
  • URL: http://www.nias.affrc.go.jp/press/2014/20140912/