2018 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding of biochemistry of chlorophyll c to shed light on evolution of marine primary production over the Phanerozoic Eon
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18H03743
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| Research Institution | Fukui University of Technology |
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Principal Investigator |
柏山 祐一郎 福井工業大学, 環境情報学部, 教授 (00611782)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
原田 二朗 久留米大学, 医学部, 講師 (10373094)
塚谷 祐介 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, 研究員 (10421843)
神川 龍馬 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (40627634)
力石 嘉人 北海道大学, 低温科学研究所, 教授 (50455490)
木下 雄介 立命館大学, 生命科学部, 助教 (50792363)
伊庭 靖弘 北海道大学, 理学研究院, 准教授 (80610451)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 紅藻系二次植物の進化 / 海洋の基礎生産 / クロロフィルの生合成 / クロロフィルの分解代謝 / 藻類の化石記録 / 藻類捕食者の進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
まず，Euglena gracilisを用いて，RNAiノックダウン実験系がクロロフィル代謝関連遺伝子を同定する上で強力なアプローチになることを示す結果を得ることが出来た。これを受けて，「クロロフィル生合成研究グループ」のグループミーティングを開催し，クロロフィルc生合成経路に関して，全ゲノム情報が得られており，ノックダウン実験等の遺伝子操作も可能な珪藻Phaeodactylum tricornutumに当面フォーカスをおいて研究を進めることとなった。また，分子データから関連候補遺伝子を選び出し（神川），クロロフィル生合成回路に関する任意の変異株の作出が可能である光合成細菌Rhodobacter spheroidesに遺伝子を組み込んでin vivoで活性を確認する実験（原田），および大腸菌等で発現させたタンパク質について有機合成した中間代謝産物候補を作用させてin vitroで活性を確認する実験（塚谷）を同時並行で信仰させることになった（それぞれ現在実施中）。
また，「クロロフィル分解代謝研究グループ」では，3種類の全く異なる系統の微細藻類捕食性のプロティスト（Peranema sp., Neoparamoeba sp., Amastigomonad sp.）に関して，無菌の二者培養系を確立した上で，RNA-seqデータを得ることが出来た。現在，これらの比較・解析を進めている。
さらに，「藻類化石記録研究グループ」では，紅藻系二次植物の出現タイミングを推定する分子時計モデルにおいて大きな障害となると考えられる「古すぎる」最古の藻類化石Bangiomorpha pubescensの再検証を行なうため，カナダ・ヌナブト準州のサマセット島での地質調査を行なうため，カナダ人およびアメリカ人研究者と連絡を取って，2019年度に調査を実施するための日程調整を行ない，実施にこぎ着けた。
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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
本研究を始めるにあたり，研究分担メンバーを「クロロフィル生合成研究グループ」「クロロフィル分解代謝研究グループ」「クロロフィル中間代謝物有機合成グループ」「藻類化石記録研究グループ」に分け（一部メンバーは複数グループの重複して所属），グループ間のコミュニケーションネットワークを構築した。これにあわせて，5月にメンバー全員と外部のアドバイザーを交えて全体ミーティングを開催し，研究の進め方，目標について話し合った。これによって，研究期間の冒頭からスムーズに複数の研究を並行して走らせることに成功した。
これにより，それぞれのグループで既に研究成果が上がってきている。「クロロフィル生合成研究グループ」では，in vivoの実験こそ少し遅れが出ているものの，in vitroの実験ではこれまでに未解明だった酵素の活性を確認することが出来ている。また，「クロロフィル分解代謝研究グループ」では，おそらく世界で初めてとなる二者培養条件での微細藻類捕食性プロティストのトランスクリプトーム解析に成功した。また，「藻類化石記録研究グループ」では，予定より１年早く来年度の北極圏での地質調査の実施にこぎ着けた。「クロロフィル中間代謝物有機合成グループ」では，いくつかの中間代謝産物の合成に既に成功している。
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| Strategy for Future Research Activity |
「クロロフィル生合成研究グループ」では，光合成細菌Rhodobacter spheroidesを用いたin vivoの実験系の確立に特に注力する。また，in vitroの実験系についても，未着手の候補遺伝子について実験を進める。また，「クロロフィル分解代謝研究グループ」では，トランスクリプトームデータ解析のために谷藤吾朗博士を新たにメンバーに加えて，培養条件を変化させた場合のトランスクリプトーム変化からクロロフィル分解代謝に関連する遺伝子候補を探索する。また，Peranema sp.およびAmastigomonad sp.について，RNA干渉によるノックダウン実験の手法の今年度内の確立を目指す。「藻類化石記録研究グループ」では，カナダ・サスカチュワン大学のSina Adl博士と，アメリカ・ロードアイランド大学のFavid E. Fastovsky博士の協力で，2019年度6月後半の日程でカナダの北極圏の島サマセット島（ヌナブト準州）のアストン湾周辺での地質調査を実施し，地質試料を持ち帰る。これにより，ジルコン同位体年代の決定と，超高解像度多次元スキャンニング手法を用いたBangiomorpha化石の再検証を試みる。「クロロフィル中間代謝物有機合成グループ」では，特に，ジビニル体のクロロフィル生合成中間体の合成に注力する。
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Research Products
(3 results)
