2018 Fiscal Year Annual Research Report
多細胞化に伴う発展的形質の平行進化の比較生物学的研究
| Project/Area Number |
17J03439
|
|---|
| Research Institution | The University of Tokyo |
|---|
Principal Investigator |
山下 翔大 東京大学, 理学系研究科, 特別研究員(DC1)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2017-04-26 – 2020-03-31
|
| Keywords | 多細胞化 / ボルボックス系列藻類 / ボディプラン / 進化発生学 |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
採用第1年度目のゴニウムの胚発生の解析に引き続き、テトラバエナについても光学顕微鏡タイムラプス撮影による胚発生の連続観察と間接蛍光抗体法による細胞構造の染色観察を行なった。ゴニウムの胚発生においては細胞分裂によりカップ状の細胞層が形成されたのち、細胞分裂期終了後に細胞層が広がる様子が観察されたが、テトラバエナでは細胞分裂期、細胞分裂期終了後で娘原形質体の向きの変化は観察されず、細胞分裂期終了後に斜向かいの2細胞のペアが前後にずれる様子が観察された。ゴニウム、テトラバエナの胚発生ではアストレフォメネの細胞分裂期にみられるような娘原形質体の回転や、ボルボックス科の細胞分裂期終了後にみられるような細胞の葉緑体端の突起形成が起こらなかったことより、これら球状群体形成の細胞レベルのメカニズムが、それぞれの系統での球状群体の進化に伴って新規に獲得されたものであることが示唆された。
また、アストレフォメネの形質転換系の確立を進め、アストレフォメネの新規RNA-seqデータを利用したアストレフォメネの内在性プロモーター・ターミネーターによる遺伝子発現コンストラクトの作製と、パーティクルガン法によるアストレフォメネ細胞への導入実験を行なった。エレクトロポレーション法では形質転換細胞が得られなかったものの、パーティクルガン法による導入実験でGFP遺伝子をtransientに発現し緑色蛍光を発するアストレフォメネ細胞の作出に成功した。
アストレフォメネの全ゲノムの解読にも着手しており、現在までにIllumina HiSeq、PacBio RSⅡによるシーケンス、Falconによるアセンブリが進行している。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
採用第1年度目からのゴニウム、テトラバエナの胚発生の解析と球状群体系統との比較、ボディプラン進化の議論についてはすでに論文にまとめ、BMC Evolutionary Biology誌に投稿している。また、採用第1年度目では細胞内に蛍光色素を入れられるのみで遺伝子の発現がみられなかったアストレフォメネの形質転換系についても、アストレフォメネの新規RNA-seqデータを利用してアストレフォメネの内在性プロモーター・ターミネーターによる遺伝子発現コンストラクトを作製することで、transientに外来遺伝子(GFP)を発現する細胞が得られるまで進展した。加えてアストレフォメネの新規ゲノムデータの構築も進んでおり、総じて本研究課題はおおむね順調に進展していると評価できる。
|
| Strategy for Future Research Activity |
採用第1年度目、採用第2年度目の研究より球状群体系統でみられる細胞レベルの形態形成メカニズムが平面状群体系統ではみられず、それらの獲得が球状群体の進化に寄与したことが示唆された。しかし、その球状群体形成メカニズムの進化に関わった分子基盤は不明である。また、非生殖細胞と生殖細胞の分化に関わった分子基盤はボルボックス科ではある程度研究が進んでいるが、アストレフォメネでは全くの未知である。
採用第3年度目では採用第2年度目に引き続き、アストレフォメネの形質転換系の確立と、それを用いたinsertional mutagenesisによる球状群体形成の分子基盤の探索を行なうとともに、採用第2年度目で得られたアストレフォメネの全ゲノムデータを利用し、ボルボックス科で細胞分化とその進化に寄与することが知られているregA/RLS1ホモログ等の同定と比較解析を行なう予定である。
|
