2018 Fiscal Year Annual Research Report
光合成酸化ストレスへの対処機構の進化による細胞内共生成立過程の解明
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17H01446
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
宮城島 進也 国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (00443036)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 細胞内共生 / 酸化ストレス / 光合成 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
細胞内共生による葉緑体の成立は、真核細胞による光合成細胞の捕食、一時的保持（盗葉緑体；任意共生）、恒久的保持（絶対共生）の順に進行したと考えられている。共生体光合成は宿主細胞の成長増殖に必要である一方、高濃度の活性酸素種を発生し宿主にダメージを与える。従って細胞内共生成立には、宿主真核細胞による共生体光合成毒性への対処機構の発達が必須であったと推定される。本研究では、共生の各段階にある生物を用い、宿主細胞が共生体光合成による酸化ストレスにどの様に対処しながら増殖するのか、宿主細胞が、共生体への無機塩類供給とそれに伴う光合成活性調節機構をどの様な方法でどの程度行えるようになっているかを明らかにする。これらの結果を統合し、光合成毒性への対処、宿主による光合成活性制御という視点から、自然界における真核細胞の光合成戦略の多様性と、細胞内共生の進化機構を解明することを目的とする。
本年度は各対象生物について、藻食アメーバ（我々が湿地より単離したNaegleria sp.）と藻類餌の無菌無機培地共培養系、盗葉緑体性渦鞭毛虫（Nusuttodinium poecilochrom）と藻類餌の無菌無機培地共培養系、ミドリゾウリムシ（Paramecium bursaria）の無菌無機培養系を確立し、前年度に整備したゲノム情報を基盤に、捕食者または宿主の、共生体または被食者の光合成に対するトランスクリプトームの変動を解析した。その結果、光合成に応答して、藻食アメーバにおいては、細胞内の被食者数を減少させる、盗葉緑体性渦鞭毛虫及びミドリゾウリムシにおいては、共生体への窒素源供給が促進する可能性が見いだされた。
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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
藻類捕食、盗葉緑体（一時的な共生）、任意共生関係に関して、共生体または被食者の光合成に対応するためのトランスクリプトーム変動情報（宿主及び共生体、被食者を除く）が得られ、計画通りに研究が進んだ。
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| Strategy for Future Research Activity |
１．これまでの研究により単細胞藻類を捕食するアメーバ群３系統において、餌から生じる光合成酸化ストレスに対処していると考えられる共通の遺伝子が見つかった。２０１９年度は当該遺伝子産物の機能をin vitro及びin vivoの両面から解析し、当該遺伝子の進化と光合成酸化ストレスへの対処機構の獲得の関係を明らかにする。
２．これまでの研究により、盗葉緑体性渦鞭毛虫が、一時的に共生する藻類細胞に無機窒素源を供給するための遺伝子群が見つかった。２０１９年度は当該遺伝子産物の細胞内局在を明らかにするとともに、宿主である渦鞭毛虫による細胞外からの無機窒素源の吸収と共生体への供給、共生体の維持の関係を解析する。
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Research Products
(6 results)
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[Journal Article] Integration of a Galdieria plasma membrane sugar transporter enables heterotrophic growth of the obligate photoautotrophic red alga Cynanidioschyzon merolae2019
Author(s)
Fujiwara, T., Hirooka, S., Mukai, M., Ohbayashi, R., kanesaki, Y., Watanabe, S., and Miyagishima, S.
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Journal Title
Plant Direct
Volume: in press
Pages: in press
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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