Functional analysis of chimeric photoreceptor gene, PHYCRY identified from marine metagenome data

2022 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 20K21438
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Shimada Setsuko 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 研究員 (40432033)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 蒔田 由布子 前橋工科大学, 工学部, 教授 (80443026) ; 鈴木 重勝 国立研究開発法人国立環境研究所, 生物・生態系環境研究センター, 特別研究員 (10785108)
• Project Period (FY): 2020-07-30 – 2023-03-31
• Keywords: 光受容体 / フィトクロム / クリプトクロム / 藻類 / 植物 / ゲノム解析

Outline of Final Research Achievements

In this project, we tried to uncover function of a chimeric photoreceptor gene, PHYCRY composed of a red-light receptor, phytochrome and a blue-light receptor, cryptochrome in a prasinophyte, Pycnococcus provasolii. We found the PHYCRY detected both orange/far-red and blue light. Furthermore, we named this gene dualchrome1 (DUC1) and advanced functional analysis of PHYCRY by transcriptome analysis in P. provasolii, complement analysis for plant photoreceptors, determination of genome sequence of P. provasolii and phylogenetic analysis of photoreceptor genes.

Free Research Field

植物生理、光情報伝達

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

本研究の成果である新型の新型キメラ光受容体PHYCRYの分光学的性質、生物的機能解明により、赤色光受容体フィトクロムと青色光受容体クリプトクロムの光受容体の進化さらに緑色植物の進化について新知見を得ることが出来た。さらに、将来的に、新型キメラ光受容体の分光学的性質の解明が生物工学的応用につながることや、植物の相補解析結果が農業的な応用につながることが期待できると考えている。P. provasoliiは様々な深さ、地域に生息していることから、この光受容体は海洋環境で増殖する上で重要な役割を果たしていると考えられる。本成果は今後のCO2固定の研究開発への寄与も期待できると考えている。