2018 Fiscal Year Research-status Report
昆虫ゲノムから探る遺伝子水平転移により獲得した遺伝情報の機能と特徴
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17K07516
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| Research Institution | The Open University of Japan |
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Principal Investigator |
二河 成男 放送大学, 教養学部, 教授 (70364916)
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2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | 共生 / 遺伝子水平転移 / ゲノム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
昨年度、構築した昆虫ゲノム中の水平転移遺伝子を検出するDNA塩基配列解析のシステムを使って、現在ゲノム配列が決定され公開されている8種の内、以前に詳細な解析を行ったエンドウヒゲナガアブラムシ(A. pisum)を除く7種について、水平転移遺伝子の候補遺伝子をリストアップした。現時点では、共生細菌であるブフネラの混入や、部分的に細菌の遺伝子と比較的高い相同性を示しやすいミトコンドリア由来の遺伝子が多数含まれているので、それらを除く作業を行っている。現時点では、細菌により近いDNAの塩基配列が見つかっている領域は、Diuraphis 26、Rhopalosiphum 10, Schizaphis 62, Sipha 16、Myzus 11, Melanaphis 16、Aphis 73である。20を超えるものはブフネラを含んでおり、それらを除くと10前後と予想される。
もう一つのアプローチとして、既に細菌由来の遺伝子であることが明らかになっているA. pisumの水平転移遺伝子について、これらの7種のゲノムDNA中に存在するかどうかを相同性検索によて調査した。A. pisumには、6種類12遺伝子が見つかっており、そのうち2つはブフネラ由来である。よって今回は、残りの4種類について、相同性検索に基づいた探索を行った。各遺伝子について7種のアブラムシのゲノムの内、AmiD, LcdA, bLys, RlpA、それぞれについて、4,5,7,6種から相同性を示すDNAの塩基配列が見つかった。A. pisumと同じ族である、DiurasphisとMyzusのゲノムからは、4遺伝子すべてが見つかった。別族だが同亜科のRhopalosiphum、Aphis, Schizaphisのゲノムでは、それぞれ3,4,2の遺伝子が見つかった。
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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
当初申請書に記述いした解析を行う、昆虫類ゲノムは11種であったが、共生細菌をもつ生物種がより適切であると考えた。加えて、アブラムシ及びその近縁種のゲノムが複数新たに公開されたので、それらを利用することにした。研究の進捗は予定通りであり、進展も見られる。
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| Strategy for Future Research Activity |
まずは、見つかった水平転移遺伝子を含んだ、分子系統解析を行う。申請書に記述したように、まずは、本当に水平転移に由来するかを確認する。そして、そのドナーとなった細菌を推定する。そして、その細菌での機能を文献などで調べて、転移後の機能を類推する。また、転移遺伝子に機能する上で必要な読み枠が存在するか、同義座位と非同義座位での置換率を比較し、機能的な制約が働いているかと行った点から、現在機能しているかどうかを確認する。また、その遺伝子の供与側となった生物において、転移した遺伝子の近傍にある他の遺伝子が水平転移しているかどうか、あるいは、転移した遺伝子が酵素なら、それが関わる代謝経路を構成する他の酵素遺伝子が水平転移しているかどうかを調べる。
また、ゲノム中の構造も調べることによって、その分子進化あるいは遺伝子進化についても深く調べる。少なくとも4種類の遺伝子について、その変遷を調べることができるので、昆虫類における遺伝子水平転移に由来する遺伝子の特徴や、それら転移遺伝子の進化の特徴を示すことを目指す。
課題としては、アブラムシに近縁な昆虫ゲノムにも相同な水平転移遺伝子が存在する可能性が出てきたので、慎重に解析を進めていく。ゲノム配列にブフネラの混入も見られるが、おそらく、共生細菌ゲノムの混入と思われるContigなので、それらを除く作業が必要となる。
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| Causes of Carryover |
論文発表に関わる費用が次年度になってしまったため。論文発表に使用する計画。
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