2002 Fiscal Year Annual Research Report
緑色植物の葉緑体内構造の機能を探索する生較生物学的研究
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11440241
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
野崎 久義 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (40250104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮村 新一 筑波大学, 生物科学系, 講師 (00192766)
堀 輝三 筑波大学, 生物科学系, 名誉教授 (90057563)
加藤 雅啓 東京大学, 大学院・理学系研究科, 助教授 (20093221)
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| Keywords | 葉緑体 / 分子系統解析 / 形態進化 / rbcL遺伝子 / 機能推測 / 緑色植物 / 微細構造 / ピレノイド |
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| Research Abstract |
ピレノイドはCO固定酵素Rubiscoを主成分とする藻類が一般的にもつ葉緑体内構造で、その有無や数等が緑藻類では属や種の形態分類学的識別基準となっている。しかしながら、ピレノイド構造の多様性をもたらしている分子レベルの基盤は現在のところ全く不明な状態である。昨年度迄に、我々はピレノイドを欠く単細胞性緑藻Chloromonasとそれに近縁なChalamydomonas計11株(クロロモナス系統群)のrbcLのアミノ酸置換数は他の主にボルボックス目から構成される"CW group"の約2倍であり特異的に高いことが示され、クロロモナス系統群内部のピレノイドを消失するサブグループでRbcLダイマーの結合部位に関連する非常に高いアミノ酸置換が認められた。従って、RbcL間の結合部位の機能的制約の弛緩がピレノイド消失の進化の必要条件であるという仮説が考えられた。本年度はこの仮説を検証するために"CW group"に所属するピレノイドがないとされているGleomonas属並びにProeschold et al.(2001,Protist)でクロロモナス系統群に所属すると解析した数株を加えた解析結果を実施した。Gloeomonas属を透過型電子顕微で観察した結果、本属は澱粉鞘で囲まれた典型的なピレノイドはないが、株によってはピレノイドが縮小・退化したような構造が葉緑体の中に観察された。また、atpBとpsaB遺伝子系統樹の両方でGloeomonasはクロロモナス系統群に所属することが判明し、Gloeomonasを含めたクロロモナス系統群に高いrbcLのアミノ酸置換が認められた。従って、Gloeomonas属においても高いrbcLのアミノ酸置換がChloromonas属と同様にピレノイド形態の縮小進化の基盤となっているものと推測された。
昨年度,クロロモナス系統群内部のピレノイドを有する株とピレノイドを欠く株のrbcL遺伝子をChlamydomonas reinhardtiiにパーティクルガンを用いて導入した結果、有機物を培地に与えた培地で組みかえ体は生育したが、どちらもrbcLの遺伝子発現が認められなかった。本年度は、より近縁なもの同士のrbcL4遺伝子の相同組み替え実験系を構築する第一段階として、クロロモナス系統群内部の典型的なピレノイドをもつ株と完全にピレノイドを欠く株のrbcL遺伝子の全長と両側の非コード領域の塩基配列を決定した。
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[Publications] Sakayama, H., Nozaki, H., Kasaki, H., Hara: "Taxonomic reexamination of Nitella (Charales, Charophyceae) from Japan, based on microscopic studies of oospore wall ornamentation and rbcL gene sequences"Phycologia. 41. 397-408 (2002)
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[Publications] Nozaki, H.: "Differences in pyrenoid morphology are correlated with differences in the rbcl genes of members of the Chloromonas lineage(Volvocales, Chlorophyceae)"J.Mol.Evol. 55. 414-430 (2002)
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[Publications] Minoda, A.: "Role of sulfoquinvosyl diacylglycerol for the maintenance of photosystem II in Chlamydomonas reinhardtii"Eur.J.Biochem.. 269. 2353-2358 (2002)
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[Publications] Yamamoto, M.: "The relationship between presence of a mother cell wall and speciation in the unicellular micro alga Nannochloris (Chlorophyta)"J.Phycol. 39(印刷中). (2003)
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[Publications] Nozaki, H.: "The phylogenetic position of red algae revealed by multiple nuclear genes from mitochondria-containing eukaryotes and an alternative hypothesis on the orgin of plastids"J.Mol.Evol.. 56(印刷中). (2003)
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[Publications] Nozaki, H.: "Origin and evolution of the genera Pleodorina and Volvox(Volvocales)"Biologia. 58.4(印刷中). (2003)
