東アジアを中心としたシャジクモの分布様式と多様性の成立過程解明と適応遺伝子の探索

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16H05764
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 坂山 英俊 神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60391108)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 西山 智明 金沢大学, 学際科学実験センター, 助教 (50390688) ; 土松 隆志 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (60740107)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2020-03-31
• Keywords: 進化 / 生物多様性 / 藻類 / シャジクモ / ゲノム / 生態型

Outline of Annual Research Achievements

東アジアにおいて水田と湖沼に適応したシャジクモ（Chara braunii）の生態的多型（水田型と湖沼型）が知られている。本研究では、東アジアを中心とした海外から様々な水環境に生育するシャジクモを採集し、種内のゲノム全体を網羅する遺伝的多型情報を明らかにし、空間的に分かれた集団間の遺伝子流動の有無と系統関係を解明することで、現在の分布様式の成立過程と海外でのシャジクモの多様性の全体像を解明する。さらに、種内において見いだされた生態型/局所集団毎に固定された遺伝子座をゲノムに基づき網羅的に抽出し、同一培養条件下、相互移植実験下などでの生態型/局所集団間の表現型と遺伝子型を比較することで、局所適応の有無を実験的に検証するとともに、生態型の進化過程と適応遺伝子を特定する。
平成29年度は、前年度から継続して新たに国内外の多様な生育環境から多数のサンプルを採集し、滅菌した卵胞子を発芽させることにより単藻培養株を確立した。また、葉緑体DNA（rbcL遺伝子、atpB-rbcL遺伝子間領域）に基づく分子系統解析を実施し、新たに採集したサンプルの系統的位置づけを確認した。
これまでの同一培養条件下での表現型解析により形態的形質が明らかになった系統株についてゲノムDNAを抽出し、ホールゲノムショットガン解析を行い、得られた配列データを参照ゲノム配列にマッピングし、全ゲノムレベルの遺伝的多型情報を取得した。得られた全ゲノムレベルの遺伝的多型情報に基づき、全葉緑体DNAおよび核DNAの各領域毎に分子系統樹を構築し、集団/生態型間の系統関係と遺伝的分化の度合いを解析した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

調査予定地でのサンプルの生育状況や現地共同研究者の事情などにより、研究の進行がやや遅れている。平成28～29年度中に収集し、単藻化させた培養株については、順次、表現型解析を進めるとともに、ホールゲノムショットガン解析を行い、得られた配列データを参照ゲノム配列にマッピングし、全ゲノムレベルの遺伝的多型情報を取得した。

Strategy for Future Research Activity

今後は、現地共同研究者と綿密な打ち合わせを行い、円滑に調査を進めるよう努めるとともに、単藻培養株の確立、表現型解析、遺伝的多型解析を実施していく予定である。

Research Products

• [Int'l Joint Research] University of Wollongong/Royal Botanic Gardens, Melbourne(オーストラリア)
  • Country Name: AUSTRALIA
  • Counterpart Institution: University of Wollongong/Royal Botanic Gardens, Melbourne
• [Int'l Joint Research] Chinese Academy of Sciences/Shanxi University(中国)
  • Country Name: CHINA
  • Counterpart Institution: Chinese Academy of Sciences/Shanxi University
• [Int'l Joint Research] Khon Kaen University(タイ)
  • Country Name: THAILAND
  • Counterpart Institution: Khon Kaen University
• [Int'l Joint Research] Gregor Mendel Institute(オーストリア)
  • Country Name: AUSTRIA
  • Counterpart Institution: Gregor Mendel Institute
• [Journal Article] The Chara Genome: Secondary Complexity and Implications for Plant Terrestrialization (2018)
  • Author(s): Nishiyama, T., Sakayama, H., de Vries, J., Buschmann, H., Saint-Marcoux, D., et al. (他55名)
  • Journal Title: Cell Volume: 174 Pages: 448～464.e24
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.033
  • Peer Reviewed / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Transcription factor DUO1 generated by neo-functionalization is associated with evolution of sperm differentiation in plants (2018)
  • Author(s): Higo, A., Kawashima, T., Borg, M., Zhao, M., Lopez-Vidriero, I., Sakayama, H., et al. (他18名)
  • Journal Title: Nature Communications Volume: 9 Pages: 5283
  • DOI: https://doi.org/10.1038/s41467-018-07728-3
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Presentation] Progress in Streptophyte Algae Genomics and Genetics (2019)
  • Author(s): Nishiyama, T., Kamada, H., Kasahara, M., Sakayama, H., Tsuchikane, Y. and Sekimoto, H.
  • Organizer: Plant and Animal Genome XXVII Conference
  • Int'l Joint Research / Invited
• [Presentation] シャジクモ（Chara）属 Charopsis 節の分類学的再検討 (2019)
  • Author(s): 玉置千紘・Adriana Garcia・Zhongmin Sun・Wuttipong Mahakham・川井浩史・坂山英俊
  • Organizer: 日本藻類学会第43回大会
• [Presentation] The genome and ecological evolution of a cosmopolitan freshwater alga Chara braunii (Charales, Streptophyta) (2018)
  • Author(s): Sakayama, H., Kato, S. and Nishiyama, T.
  • Organizer: East Asian Plant Diversity and Conservation 2018
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] シャジクモ細胞膜リン酸輸送体の分子機能解析 (2018)
  • Author(s): 三村徹郎・大西美輪・村西直樹・藤原ひとみ・石崎公庸・深城英弘・西山智明・坂山英俊・Reid Rob J.・且原真木
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会
• [Presentation] NIMA関連キナーゼファミリーによる細胞伸長制御の進化的な保存性 (2018)
  • Author(s): 橋爪駿・高谷彰吾・日渡祐二・坂山英俊・西山智明・髙橋卓・本瀬宏康
  • Organizer: 日本植物学会第82回大会