2019 Fiscal Year Research-status Report
網羅的ゲノム比較解析による共生的窒素固定系の起源と進化原理の解明
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17K07509
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 誠志郎 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 学術支援専門職員 (10334301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 元己 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00193524)
岩崎 渉 東京大学, 大学院理学系研究科(理学部), 准教授 (50545019)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 根粒菌 / 遺伝子機能の起源 / 根粒共生 / 収斂進化 / 共生窒素固定 / 遺伝子水平伝播 / 協力 / ectopic gene conversion |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2018年度までの解析に続き、根粒菌が保持する共生遺伝子群（根粒形成遺伝子群）の進化をハウスキーピング遺伝子との違いに注目することにより解析し、生物間の協力関係に必要な条件を遺伝子レベルで探ることを試みた。またこの研究からわかってきた、この共生の起源についての解析を行った。2019年度には新しく、根粒菌からゲノム網羅的に共生関連遺伝子の進化情報を探す手法の開発を試み、これにより見つかった遺伝子群の分子進化と系統の解析を行った。その結果、これまで注目していた遺伝子とは異なる、新たな14遺伝子が共生に関する進化学的情報を持つ遺伝子群として見つかった。今回これらの遺伝子を調べることで、各共生遺伝子が根粒菌の様々な系統から別々に生まれた後、１つの共生アイランドへと移動してきたことにより、まとまって発現し機能していることが示唆された。さらに、同じ共生遺伝子が異なる系統の相同遺伝子から平行進化したという結果が、幾つかの遺伝子で独立に得られた。これらの現象は基本的に、根粒菌がマメとの宿主特異的な関係性を決定するのに必要な遺伝子群にのみ観察され、その起源はマメ-根粒菌の共生の起源それ自身よりも新しいと考えらえた。現在のここまでの結果を、論文として執筆中である。ところで今回の結果は、共生の起源時よりもむしろその関係が成り立った後において、根粒菌に対し共生維持への強い選択圧がかかってきたことを示唆している可能性がある。この可能性を確かめるためには、ゲノム網羅的な共生遺伝子についてのさらに一般化した探索とともに、これまでよりも多くのゲノム情報を用いた解析が必要となると考えている。本共生の起源に関しても、ゲノム情報を増やした解析により、新しい結果が得られており、今後大規模なゲノムデータベースを独自に整えて、解析を行う予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
ゲノム網羅的な解析とデータベースの確立に必要な、新しいプログラムとプラットフォームの作成に時間がかかっているため
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| Strategy for Future Research Activity |
遺伝子探索のプログラムを完成させ、それとともに、新しくみつかった共生遺伝子についての実験を行うための、植物と菌の生育環境を、実験室に整える。2018年度までに見つかったectopic gene convertionの結果とゲノム解析の結果、それに2019年度に見つかった収斂進化の結果を、論文にて発表する。
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| Causes of Carryover |
2018年度より続いている、新規な菌のゲノム情報の解析が、遅れてしまっているため。今年度はこの実験を進め、それに続く解析としての着生実験の準備と、計算に必要な環境を整備する。
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Research Products
(3 results)
