2017 Fiscal Year Annual Research Report
Transition to multicellularity and evolution of female-male genders based on whole genome data
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16H02518
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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(理学部), 准教授 (40250104)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
宮城島 進也 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (00443036)
関本 弘之 日本女子大学, 理学部, 教授 (20281652)
西山 智明 金沢大学, 学際科学実験センター, 助教 (50390688)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 多細胞化 / 雌雄性の進化 / 性染色体領域 / 群体性ボルボックス目 / 性決定遺伝子 / 全ゲノム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
これまでに我々は多細胞化と性進化のモデル生物群「群体性ボルボックス目」からオス特異的遺伝子“OTOKOGI”(PlestMID)を単離することに成功し（Nozaki et al. 2006, Curr. Biol.16: R1018）、“OTOKOGI”を端としたゲノム解読から卵生殖のボルボックス（Volvox）の雌雄の性染色体（性決定）領域（MT）をゲノム解読し、近縁な同型配偶のクラミドモナス（Chlamydomonas）と比較した (Ferris et al. 2010, Science 328: 351)。その結果、ボルボックスのMTはクラミドモナスの5倍の大きさの1Mbを超える巨大なものであり、その中に13個の雌雄に特異的な新規遺伝子が明らかになり、MTにおけるこれらの進化が同型配偶から雌雄性を獲得する原因となったことが推測された。今回我々は両者の中間的進化段階で同型配偶から異型配偶の進化を橋渡しするヤマギシエラ（Yamagishiella：同型配偶）とユードリナ（Eudorina：異型配偶）の両性の全ゲノム配列を得て、MTの全貌を明らかにした。その結果、ヤマギシエラとユードリナのMT は7-268 kbの小さい領域であり、オス（交配型マイナス）特異的遺伝子はOTOKOGI/MIDだけであった。このことはオス側では1個の性特異的遺伝子だけで異型配偶化が可能であり、卵生殖のボルボックスの段階で新たなる性特異的遺伝子の獲得とMTの拡大が起きたことが推測された（Hamaji et al. 2018, Communications Biology 1: 17）。また、群体性ボルボックス目の祖先形質再構成の解析を実施した結果、多細胞化が有性生殖の進化を促進する傾向にあると示唆された（Hanschen et al. 2018, Am. Nat. 192: E93-E105.）。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
群体性ボルボックス目の全ゲノム比較解析の結果、オス側では1個の性特異的遺伝子だけで異型配偶化が可能であり、卵生殖のボルボックスの段階で新たなる性特異的遺伝子の獲得とMTの拡大が起きたことが推測された（Hamaji et al. 2018, Communications Biology 1: 17）。また、祖先形質再構成の解析を実施した結果、多細胞化が有性生殖の進化を促進する傾向にあると示唆された（Hanschen et al. 2018, Am. Nat. 192: E93-E105.）。
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| Strategy for Future Research Activity |
オス/交配型マイナスの遺伝子MID/OTOKOGIが群体性ボルボックス目の雌雄性獲得前後で機能が変化したことが推測され、本遺伝子の下流遺伝子を探る解析を実施する。
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[Presentation] Volvox carteri from Taiwan2017
Author(s)
Nozaki, H. Ueki, N., Takusagawa, M., Yamashita, S., Misumi, O., Yin-Ru Chiang, Y.-R. and Wu, J.-T.
Organizer
The Fourth International Volvox Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Multicellularity drives the evolution of sexual traits2017
Author(s)
Hanschen, E., Herron, M. D., Wiens, J. J., Ferris, P. J., Nozaki, H. and Michod, R. E.
Organizer
The Fourth International Volvox Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Anisogamy evolved with the reduced sex-determining region2017
Author(s)
Hamaji, T., Kawai-Toyooka, H., Uchimura, H., Suzuki, M., Noguchi, H., Minakuchi, Y., Toyoda, A., Fujiyama, A., Miyagishima, S., Umen, J. and Nozaki, H.
Organizer
The Fourth International Volvox Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Mating type locus-like regions in the homothallic species Volvox africanus2017
Author(s)
Yamamoto, K., Hamaji, T., Kawai-Toyooka, H., Noguchi, H., Minakuchi, Y., Toyoda, A. and Nozaki, H.
Organizer
The Fourth International Volvox Conference
Int'l Joint Research
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[Presentation] Identification and characterization of gamete adhesion factor FUS1 orthologs in isogamous Yamagishiella and anisogamous Eudorina2017
Author(s)
Kawai-Toyooka, H., Hamaji, T., Uchimura, H., Suzuki, M., Noguchi, H., Minakuchi, Y., Toyoda, A., Fujiyama, A., Miyagishima, S. and Nozaki, H.
Organizer
The Fourth International Volvox Conference
Int'l Joint Research
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