2010 Fiscal Year Annual Research Report
光環境を受容するフィトクロム遺伝子群のゲノム進化がもたらす多様性形成機構の解析
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21370036
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
瀬戸口 浩彰 京都大学, 大学院・人間・環境学研究科, 准教授 (70206647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 あきら 京都大学, 大学院・理学研究科, 教授 (40183082)
藤井 紀行 熊本大学, 大学院・自然科学研究科, 准教授 (40305412)
池田 啓 東京大学, 理学研究科, 特任助教 (70580405)
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| Keywords | 周極高山植物 / 環境適応 / 進化 / フィトクロム / 系統地理 / 光環境 / ミヤマタネツケバナ / アブラナ科 |
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| Research Abstract |
本研究は、光受容色素タンパク質:フィトクロムの遺伝子が、日本列島の中で高緯度～低緯度、高標高～低標高の環境傾度の中で、どのように適応して機能分化を起こしており、これが種内の進化多様性にどのように寄与したかについて解析を行った。日本の高山植物であるミヤマタネツケバナと、さらに北方の周極地域に生育するCardamine bellidifolia用いて、光受容色素タンパク質PHYE(フィトクロムE)のコード遺伝子:phyEが、高緯度～低緯度の間でどのような遺伝子型に分化しているのかを検証した。その結果、周極のC.bellidifoliaは、北海道のミヤマタネツケバナとほぼ同一のphyEアリルを共有していることがわかった。このことは、phyE遺伝子が、「種species」を超えて、高緯度環境に適応的な遺伝子型を保有することによって機能分化を起こしていることを示唆している。比較のために、ほかの核遺伝子座も複数検証したが、こちらはミヤマタネツケバナとC.bellidifoliaの種のユニットが支持されたので、phyEのみが環境適応に関わっていることを示唆している。逆の視点から見ると、ミヤマタネツケバナという日本固有種は、北海道と中部山岳地域の間で、著しい環境適応の違いを保有していることを意味していることが判った。さらに本年度は、南北両タイプのミヤマタネツケバナが赤色光・近赤外光に対する環境応答がどのように異なるのかを検証するために、花芽形成や種子発芽、胚軸伸長などの表現形を比較した。期待通りに南北タイプの間で応答が異なっていた。さらに、南北両タイプのフィトクロムE分子の色素タンパク質としての分光光学的な性質を比較するための実験を行うために、ミヤマタネツケバナの南北両タイプのphyE遺伝子全長をベクターに挿入した。次年度はこれを大腸菌に組み込み、PHYE分子の分光光学的性質の解析を行いたい。
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