ゼンマイ科の系統と系統的遺存種ヤマドリゼンマイの進化

2017 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 16K07495
• Research Institution: National Museum of Nature and Science, Tokyo
• Principal Investigator: 堤 千絵 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (30455422)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 矢部 淳 独立行政法人国立科学博物館, 地学研究部, 研究主幹 (20634124) ; 角川 洋子 首都大学東京, 理工学研究科, 准教授 (70575141)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 系統的遺存種 / 系統 / RNASeq

Outline of Annual Research Achievements

ゼンマイ科は最も原始的な薄嚢シダで、起源は３億年ほど前にさかのぼる。中でもヤマドリゼンマイは核サイズや形態が古来よりほとんど変化していない“生きた化石（系統的遺存種）”であることが知られる。本研究では、次世代シーケンサーなどを用いて、以下の２つの解析を行う。1. ゼンマイ科の大規模な遺伝子解析を行い、ゼンマイ科の系統進化を推定するとともに、本科におけるゲノムの安定性が系統的遺存種を生み出したという可能性を検証する。2.ヤマドリゼンマイと形態・生育場所・隔離分布パターンが酷似する系統的遺存種オニゼンマイの集団遺伝学的解析、形態比較、化石の再検討から、両種における類似性は古来より続くのか（祖先形質）、あるいは収斂かを明らかにする。
1の大規模遺伝子解析では、RNA-Seq法によるトランスクリプトーム解析を行っている。若い胞子体からRNAを抽出するため、胞子培養を行い新たに得られたヤマドリゼンマイとレガリスゼンマイの胞子体と、レプトプテリス・ヒメノフィロイデスの幼個体からRNAを抽出し、RNA-Seq法による解析を行った。得られたデータはスーパーコンピューターを用いて解析した。
2のヤマドリゼンマイとオニゼンマイの集団解析では、２種の集団遺伝学的構造を明らかにするため、日本、アメリカ、一部のアジア産のサンプルを用いて、MIG-Seq法による解析を行い、両種の集団多型データを得ることができた。合わせて両種や近縁種の化石の文献調査を実施した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

大規模遺伝子解析にむけてRNA-Seq法に取り組んでいるが、若い胞子体作出に時間がかかってしまい解析がやや遅れている。全体的にやや遅れているものの、予定している解析は進められている。

Strategy for Future Research Activity

１の大規模遺伝子解析では、未解析の属や節の種であるTodea barbaraとシロヤマゼンマイの解析を行う。胞子体はいずれも現在かなり大きく育っているため、早い時期に解析できる見込みである。その後、データ解析を実施し、系統関係の推定、ならびに、他の植物と塩基置換速度等を比較し、ゲノムの安定性について検証を行う。
2については、MIGseq法から得られたデータの詳細な解析に取り組み、集団サイズの変動、分岐年代推定等の解析を行う。

Causes of Carryover

（理由）大規模遺伝子解析のため、胞子培養を行いサンプル準備に取り組んできたが、一部の種の胞子体作出に時間がかかり、解析できなかったため、それにかかわる予算を繰り越したことによる。
（使用計画）未解析の種は、現在胞子体が大きくなりつつあるため、繰越予算を用いて、RNA抽出および解析を実施する。その他については実施計画にそって進める。