2021 Fiscal Year Research-status Report

Evolutionary changes in host specificity of holoparasitic plants revealed by horizontal gene transfer

Research Project

Project/Area Number	20K21446
Research Institution	Kyoto University
Principal Investigator	高山浩司京都大学, 理学研究科, 准教授 (60647478)
Co-Investigator(Kenkyū-buntansha)	吉田聡子奈良先端科学技術大学院大学, 先端科学技術研究科, 教授 (20450421)
Project Period (FY)	2020-07-30 – 2023-03-31
Keywords	寄生植物 / 水平伝播遺伝子 / 小笠原諸島 / 海洋島 / 宿主特異性
Outline of Annual Research Achievements	近年のゲノム解析の進展により,、様々な生物種で異なる個体間での遺伝子の移動、すなわち遺伝子の水平伝播の痕跡が明らかとなっている。本研究では、寄生植物と宿主植物との間の水平伝播遺伝子を検出することで、寄生植物の宿主転換の歴史を解明することを目的としている。具体的には、小笠原諸島の固有種で根寄生植物であるシマウツボのゲノム解析を行い、宿主植物からの水平伝播遺伝子の痕跡を探索することで、過去にどのような植物に寄生していたかを解明する。１．野外調査：小笠原諸島の父島と母島の合計2地点で新たにシマウツボ、宿主根、推定宿主からDNA・RNA抽出用の試料を採集した。２．今回新たにシマウツボを採集した地点からは、先行研究と同様の方法で宿主根の分子同定（葉緑体DNAのtrnH-psbA領域）を行った。先行研究で得られていた結果の通り、父島のシマウツボはヤロード、母島のシマウツボはオオバシロテツが主な宿主であることを確認した。３．シマウツボ約20個体に加えて、近縁種のハマウツボ、現在の宿主であるヤロードとオオバシロテツに関して、RNA-seqとDNAシーケンスを行った。得られたデータについて解析を進め、シマウツボ内でハマウツボよりもヤロードやオオバシロテツに類似性を示す遺伝子座（すなわち、水平伝播に由来する可能性がある遺伝子座）が、0.4-1.2%の割合で含まれることが分かった。今後は該当遺伝子座についてより詳細な解析を進め、水平伝播によるものかどうかを検証する。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 研究開始以前に採集した試料からは、質の高いDNAやRNAの抽出が困難であったため、2021年3月のシマウツボの出現時期に合わせて新たにサンプリングを実施した。2022年度は本サンプルを用いて精力的に解析を進めることができた。一方で、新型コロナウイルスの影響により、小笠原諸島への来島がキャンセルになるなど、追加で実施する予定であった野外調査の実施がやや遅れており、過去の宿主種候補である在来樹種の試料収集が遅れている。
Strategy for Future Research Activity	RNA-seq解析により水平伝播遺伝子の候補になった遺伝子座について、多種のトランスクリプトームデータとの比較を進めていく。また、現在構築中のドラフトゲノムデータとの比較により、コンタミネーションの可能性を検証して、水平伝播遺伝子であることの確証を得る。
Causes of Carryover	野外調査の中止などにより、試料収集が遅れ、実験解析が一部遅れた。次年度残りの実験と野外調査を実施する。