Genome size evolution with drastic chromosome basic number change in ferns

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K06803
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: National Museum of Nature and Science, Tokyo
• Principal Investigator: Ebihara Atsushi 独立行政法人国立科学博物館, 植物研究部, 研究主幹 (20435738)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シダ類 / ゲノムサイズ / 系統 / 染色体基本数

Outline of Final Research Achievements

Chromosome basic numbers in ferns were used as a clue to infer evolutionary processes. By combining those with molecular phylogenetic hypotheses, it became possible to clarify the existence of lineages consisting of closely related species with quite different basic chromosome numbers. The results of DNA content measurements on these materials revealed cases with greatly different basic chromosome numbers, but no significant changes in DNA content. This suggests that chromosome fusion has occurred repeatedly during the evolutionary process, especially in the genus Hymenophyllum.

Free Research Field

植物分類学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

シダ類はゲノムサイズが大きいことが知られる生物で、それに加えて倍数体が高い頻度で存在するため、ゲノム解読が遅れている生物である。そのため、シダ類の進化の解明のためにはそのゲノムの構成に関する情報を得ることが大変重要である。本研究では、コケシノブ科シダ類の二倍体レベルで見た場合に、ゲノムサイズ(1C value)は染色体数とは連動せず、ほぼ一定になる傾向を初めて見出した。また、分子系統解析結果との統合により、染色体数は減少する方向に進化しており、それにもかかわらずゲノムサイズがあまり変化していないことから、染色体の結合が頻繁に起こった可能性が示された。