2020 Fiscal Year Annual Research Report
Understanding genomic bases of coral-algae symbioses occurring in nature
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20H03235
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
新里 宙也 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山下 洋 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (00583147)
鈴木 豪 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (30533319)
將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, グループリーダー (90378563)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | サンゴ / ゲノム / 褐虫藻 / 共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
サンゴ礁を形成する造礁サンゴは、細胞内の共生藻類、褐虫藻と密接な相利共生関係を築いている。しかし温暖化などの地球規模の環境変動により、サンゴと褐虫藻の共生関係の崩壊、白化現象が頻発しており、世界中でサンゴ礁が減少を続けている。一方でサンゴ礁の基盤となるサンゴ-褐虫藻の共生メカニズムやその成立・維持の分子機構は、未だ多くが謎のままである。本研究はゲノム科学的手法を駆使し、現在進行系の環境変動の影響を受け続けているサンゴと褐虫藻の共生関係が、実際の海の中でどのように成立・維持されているのか、そのゲノム基盤を理解することを目的とする。
褐虫藻との共生を開始する前のミドリイシ属サンゴの幼生に、由来の異なる複数の褐虫藻培養株を感染させ、それぞれの株に対するサンゴの遺伝子発現応答を比較解析することで、本来のサンゴ共生褐虫藻との共生に関わる遺伝子の特定を行った。サンゴ由来の褐虫藻感染時にのみ、代謝系に関わる遺伝子群の発現低下やそれら輸送体の発現上昇が確認された。これらには遺伝子重複により生じた遺伝子がいくつか含まれており、褐虫藻との共生を可能にするサンゴのゲノム基盤の成立には、遺伝子重複が重要であった可能性が示唆された。
18種のミドリイシ科のサンゴのゲノムを解読し、他の公開されているサンゴや刺胞動物との比較ゲノム解析により、現在地球上で最も繁栄している造礁サンゴの一つであるミドリイシ属のゲノムにのみ見られる特徴をいくつか発見した。この中には、褐虫藻との共生への関与が予想される遺伝子もいくつか含まれていた。
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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
新型コロナウィルス感染症の影響により、出張を伴う材料採集と実験の実施に大きな影響を受けた一方で、比較ゲノム解析や遺伝子発現解析などのバイオインフォマティクス解析により、サンゴ－褐虫藻の共生の分子メカニズムの解明を進める研究基盤を整えることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
本来の共生褐虫藻との共生、特に共生の維持に関わるサンゴの遺伝子の候補を特定したが、褐虫藻の感染直後に反応する遺伝子、つまり異なる褐虫藻タイプの認識に関わる遺伝子については明らかになっていない。由来の異なる褐虫藻培養株を感染させ、それぞれの株に対するサンゴ幼生の24時間以内の遺伝子発現応答を解析し、本来の共生相手の認識に関わっている遺伝子の候補の特定を試みる。
親から褐虫藻を受け継ぐ垂直伝搬型のコモンサンゴ属2種のゲノム解読を報告したが、毎世代褐虫藻を環境中から獲得する水平伝播型のミドリイシ属サンゴに比べてゲノム情報の質、特に遺伝子予測の精度が低く、垂直伝搬型と水平伝播型のサンゴの高精度な比較ゲノム解析の実施が困難である。コモンサンゴ属サンゴの遺伝子予測を再度実施し、ミドリイシ属を含めた他のサンゴのゲノム情報と同等の質まで向上させることを目指す。
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Research Products
(11 results)
