2022 Fiscal Year Annual Research Report
Study of the origin and evolutionary principle of the symbiotic nitrogen fixation system by comprehensive genomic comparative analysis
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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, 大学院新領域創成科学研究科, 客員共同研究員 (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, 特任研究員 (00193524)
岩崎 渉 東京大学, 大学院新領域創成科学研究科, 教授 (50545019)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 根粒形成 / 共生窒素固定 / 遺伝子水平伝播 / 協力の進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
根粒菌の起源の解析のため新規バクテリアのゲノム解析を行い、分子進化解析と遺伝子水平伝播解析に利用した。根粒菌はα-, β-Proteobacteriaの中に多系統群として存在する。それぞれの分類群における根粒菌は、根粒形成遺伝子群の水平伝播で独立に生まれたと考えられており、この遺伝子群の配列自身にも分類群ごとの特徴の進化が報告されている。農作物のマメと共生する根粒菌の場合それらの報告では、種内に複数株のゲノム解析があるのに対し、セスバニアと共生するAzorhizobium caulinodansでは今まで1株のゲノム解析のみ、Azorhizobium属全体でも2株と、この分類群の研究は大幅に遅れていた。そこで本研究ではA. caulinodansの新株のゲノムを解析し、今年度は確実な配列の決定作業を行った。PacBioによる解析では、2つのアセンブリプログラムによるゲノム配列には当初5.6Mbp中に1,111箇所の違いが観察されたが、ポリッシュ後はわずか10箇所と1/100の違いに改善された。この配列を用いた解析によりA. caulinodansの新旧2株間には、数100kbの逆位3箇所が見つかった。分子進化解析によりこの2株の根粒形成遺伝子群の間に、RhizobiumやBradyrhizobiumの種内の株間に観察されるよりも約1桁速い分子進化の加速が見つかった。この加速は新株とA. doebereineraeの株との間にも観察されたことから、他の根粒菌にはないAzorhizobium属だけの特徴と考えられた。また遺伝子水平伝播解析の結果、過去の論文では根粒菌全体の外群となるとされてきたAzorhizobium属の根粒形成遺伝子群は、α-Proteobacteriaの根粒菌からの水平伝播に起源した可能性が示唆された。現在配列の登録が終わり論文発表の作業を進めている。
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