2023 Fiscal Year Annual Research Report
新規サンゴ共生藻遺伝子操作技術の確立と共生関連遺伝子の機能解析
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20K15871
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
石井 悠 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(RPD) (40770813)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 褐虫藻 / 共生 / 遺伝子導入 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
単細胞藻類である褐虫藻は、サンゴやイソギンチャクなどの刺胞動物と細胞内共生し、この共生関係は環境変動により変化する。この可塑的な共生関係は異なる生物間で共生性が進化するメカニズムを解明するためのモデルとなるが、褐虫藻・宿主共に遺伝子操作技術が確立されていないことから、その分子メカニズムは解明されていない。そこで本研究では、再現性が高い褐虫藻の遺伝子導入法の確立と、共生関連遺伝子の機能解析を目指している。
当該年度は、Gronik et al. 2022で報告された褐虫藻のGFP発現ベクターを入手し、NEPAによる遺伝子導入方法の検討と、異なる蛍光タンパク質の発現ベクターの作成を行った。その結果、先行研究とは異なる遺伝子導入機器であるNEPAで導入効率の高い条件を決定すること、先行研究で問題となったGFP蛍光の弱さを改善する可能性のある別の蛍光タンパク質の発現ベクターを作成することに成功した。
また、前年度までに行った比較ゲノム解析による共生関連遺伝子の探索で得られた、デンプン合成酵素遺伝子に関連する表現型解析と立体構造解析を行った。デンプンの鎖長解析、顆粒サイズの測定、デンプン量の測定を行ったところ、共生・非共生種で大きな差は見られなかった。一方立体構造解析では、天然変性領域に自然選択を受けたアミノ酸サイトが多いことが明らかになった。天然変性領域は細胞質内の液-液層分離に関わることから、細胞内でのデンプン合成酵素の局在変化が共生性の進化に関わった可能性が示唆された。
研究期間を通じて、褐虫藻における再現性の高い遺伝子操作方法プロトコルの改善を行い、ゲノム解析を用いた共生関連遺伝子の探索および表現型解析による共生関連遺伝子の機能推定を行うことができた。
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