2011 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, 理学研究科, 教授 (70206647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
長谷 あきら 京都大学, 理学研究科, 教授 (40183082)
藤井 紀行 熊本大学, 自然科学研究科, 准教授 (40305412)
池田 啓 独立行政法人国立科学博物館, 筑波実験植物園, 研究官 (70580405)
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| Keywords | フィトクロム / アブラナ科 / マメ科 / 花成 / 環境適応 |
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| Research Abstract |
本研究では、光受容色素タンパク質(フィトクロムやクリプトクロム)などの花成に関与する遺伝子が、南北に長く起伏に富んだ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。これまでに申請者らが研究で蓄積してきた「植物の分子系統地理学」の知見を生育環境への適応進化の観点から検討すること、換言すると、植物の進化多様性を形成する機構をゲノムレベルで解明して推進することを目的とするものである。本年度は、ミヤマタネツケバナとCardamine bellidifolia、ミヤコグサ、ダイスの野生種であるツルマメを用いて、フィトクロムやクリプトクロムが、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。ミヤマタネツケバナとC.bellidifoliaは共通祖先から種分化を起こした姉妹群であることを確認した上で(C.bellidifoliaは北海道よりも北に分布する)、PHYE遺伝子だけが、中部山岳vs.東北北海道・C.bellidifoliaの二型に分化していた。これには日本の中部山岳の環境特異性(高山植物の分布として極端に南に位置する)が関与していると考察された。また、ツルマメの国内産地間では、クリプトクロム遺伝子が馴化淘汰を受けている一方で、フィトクロム遺伝子や概日時計系遺伝子に変異が見出された。ミヤコグサでは、PHYA、PHYB、PHYEの機能中枢部位に非同義的置換が蓄積しており、これらが地理的な構造を持たずにstanding variationとして種内に保持されている状況が明らかになった。
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