Population genomics of mating system evolution in Closterium pslc

2016 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 15K18583
• Research Institution: Chiba University
• Principal Investigator: 土松 隆志 千葉大学, 大学院理学研究科, 准教授 (60740107)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 自家交配 / 生殖様式

Outline of Annual Research Achievements

自殖は極めて普遍的な生殖様式だが，その進化的な成り立ちやゲノムに与える変化に関する知見はいまだ限られている．接合藻類ヒメミカヅキモでは，他殖（ヘテロタリック）系統と自殖（ホモタリック）系統の進化的移行が並行的に起きたことが知られている．本研究では，ヒメミカヅキモの野生系統のリシークエンスを行い，進化集団遺伝学的な解析を行うことを通して，自殖の進化的起源と帰結をゲノムレベルから理解することを目的としている．
ゲノムリシークエンスがすでに完了している８系統（ヘテロタリック４系統，ホモタリック４系統）についてJellyfish 2.2.6を用いてK-mer解析を行ったところ，推定ゲノムサイズは410MBから1200MBと，系統によって大きくばらつくことが明らかになった．ゲノムサイズとホモタリック・ヘテロタリックの生殖様式との間には明確な関連は見られなかった．ドラフトゲノムをリファレンスにした一塩基多型のスクリーニング及びそれを用いたゲノムワイドな集団遺伝学的解析を現在進めているところである．
また，共同研究者により単離されているヘテロタリックのマイナス型の性特異的な遺伝子CpMinus-1 遺伝子を各系統で探索したところ，ヘテロタリックのマイナス型に加えて，ホモタリックの４系統も相同遺伝子を保持していることが明らかになった．このことは，独立に進化したホモタリック系統がいずれもヘテロタリックのマイナス型系統に由来することを示唆する．加えて，これらホモタリック系統は近縁なヘテロタリックのマイナス型・プラス型いずれとも同等に交配可能であることが明らかになり，ホモタリック系統では性の認識に関わる機構に何らかの変化が起きていることが示唆された．今後，ホモタリック・ヘテロタリック系統間の雑種後代の遺伝学的解析及びゲノム配列との比較を通して，ホモタリック進化の遺伝的背景の解明を目指す．

Research Products

• [Int'l Joint Research] CNRS/University Lille 1(フランス)
  • Country Name: FRANCE
  • Counterpart Institution: CNRS/University Lille 1
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
  • Country Name: AUSTRIA
  • Counterpart Institution: Gregor Mendel Institute
• [Int'l Joint Research] University of Zurich(スイス)
  • Country Name: SWITZERLAND
  • Counterpart Institution: University of Zurich
• [Int'l Joint Research] Max Planck Institute(ドイツ)
  • Country Name: GERMANY
  • Counterpart Institution: Max Planck Institute
• [Journal Article] Patterns of polymorphism at the self-incompatibility locus in 1,083 Arabidopsis thaliana genomes. (2017)
  • Author(s): Tsuchimatsu, T., Goubet, P.M., Gallina, S., Holl, A.C., Fobis-Loisy, I., Berges, H., Marande, W., Prat, E., Meng, D., Long, Q., Platzer, A., Nordborg, M., Vekemans, X., Castric, V.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • DOI: 10.1093/molbev/msx122
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Genome sequencing reveals the origin of the allotetraploid Arabidopsis suecica. (2017)
  • Author(s): Novikova, P.Y., Tsuchimatsu, T., Simon, S., Nizhynska, V., Voronin, V., Burns, R., Fedorenko, O.M., Holm, S., Sall, T., Prat, E., Marande, W., Castric, V. and Nordborg, M.
  • Journal Title: Molecular Biology and Evolution Volume: 34 Pages: 957-968
  • DOI: 10.1093/molbev/msw299
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] African genomes illuminate the early history and transition to selfing in Arabidopsis thaliana (2017)
  • Author(s): Arun Durvasula, Andrea Fulgione, Rafal Gutaker, Selen Alacakaptan, Paadraic Flood, Celia Neto, Takashi Tsuchimatsu, Hernan Burbano, F. Pico, Carlos Alonso-Blanco, Angela M Hancock
  • Journal Title: Proceedings of the National Academy of Sciences Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Sequencing of the genus Arabidopsis identifies a complex history of nonbifurcating speciation and abundant trans-specific polymorphism. (2016)
  • Author(s): Novikova, P.Y., Hohmann, N., Nizhynska, V., Tsuchimatsu, T., Ali, J., Muir, G., Guggisberg, A., Paape, T., Schmid, K., Fedorenko, O.M., Holm, S., Sall, T., Schlotterer, C., Marhold, K., Widmer, A., Sese, J., Shimizu, K.K., Weigel, D., Kramer, U., Koch M.A., and Nordborg, M.
  • Journal Title: Nature Genetics Volume: 48 Pages: 1077-1082
  • DOI: 10.1038/ng.3617
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] ゲノムワイド関連解析から探るシロイヌナズナにおける花粉数の進化 (2016)
  • Author(s): 土松隆志，角井宏行，山崎美紗子，Cindy Marona，筒井大貴，Afif Hedhly，Dazhe Meng，佐藤豊，Thomas Stadler，Ueli Grossniklaus，金岡雅浩，Michael Lenhard，Magnus Nordborg，清水健太郎
  • Organizer: 日本遺伝学会 企画シンポジウム『フィールドの遺伝学』
  • Place of Presentation: 日本大学（静岡県三島市）
  • Year and Date: 2016-09-09 – 2016-09-09
  • Invited
• [Remarks] Tsuchimatsu Lab
  • URL: https://tsuchimatsu.wordpress.com/