2021 Fiscal Year Research-status Report
ヒドラ属の生存戦略の差を生み出した種分化メカニズムの解明
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21K06289
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| Research Institution | Okayama University |
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Principal Investigator |
濱田 麻友子 岡山大学, 自然科学学域, 准教授 (40378584)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 共生 / ゲノム / 刺胞動物 / ヒドラ / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では近縁種間で異なる栄養獲得戦略を取るヒドラを用いて、種分化の分子メカニズムの解明を目指している。ヒドラ属には、細胞内共生クロレラと栄養面で相利共生の関係にあるグリーンヒドラと、非共生性で捕食によって栄養を獲得する比較的大型のブラウンヒドラが存在している。興味深いことに、グリーンヒドラとブラウンヒドラの分岐の直後にブラウンヒドラ系統ではレトロトランスポゾンの大規模な挿入によるゲノムサイズの増加が起こっており、このことがヒドラ属の生存戦略の違いを生み出した原因の一つになっているかもしれない。また、トランスポゾンの活性はエピジェネティクスによる制御を受けており、グリーンヒドラとブラウンヒドラでその制御に差がある可能性がある。そこで本研究ではヒドラ属におけるトランスポゾンの遺伝子発現調節メカニズムへの関与とエピジェネティクス制御に焦点を当て、種分化の分子メカニズムを解明することを目的とする。
まず、これまでのショートリードアセンブルでは難しかったリピート領域を正確にシーケンスするため、グリーンヒドラHydra viridissima A99およびブラウンヒドラHydra vulgaris AEPから高分子ゲノムDNAを抽出し、Oxford Nanopore社のMiNIONを用いたロングリードシーケンスを行った。また、グリーンヒドラに関しては共生クロレラからの作用を明らかにするため、これまでに取得したChlorella sp. A99系統のゲノム・遺伝子配列を利用し、遺伝子構成を遊泳性のクロレラのものと比較することで、その特徴を探った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
前年度はヒドラゲノムにおけるリピート配列の正確なシーケンスやメチル化領域の特定のため、グリーンヒドラHydra viridissima A99およびブラウンヒドラHydra vulgaris AEPを用いて高分子ゲノムDNAの抽出とOxford Nanopore社のMiNIONを用いたロングリードシーケンスを試みた。高分子ゲノムの採取や夾雑物の除去などの手法を改良の結果、H.vulgaris AEPにおいては十分量のゲノムDNAを得て、約40Gbのシーケンスを得ることができ、現在海外の共同研究者と協働してアセンブルを行なっている。
一方、グリーンヒドラの方は十分な高分子ゲノムDNAが得られなかったため、現在より個体数を増やして再度ゲノムDNA抽出を試みている。また、グリーンヒドラの共生クロレラからホストへの作用を明らかにするため、これまでに取得した共生クロレラゲノムにおける遺伝子構成を遊泳性のクロレラと比較し、その特徴や共生性に関係がありそうな遺伝子をリスト化した。こちらは現在論文にまとめている。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度に十分量のブラウンヒドラのロングリードシーケンスデータが得られたため、現在アセンブルと遺伝子モデルの構築を行い、遺伝子領域とリピート配列領域の特定を行う。一方、達成できなかったグリーンヒドラのロングリードシーケンスに関して、手法を改良して再度ゲノム抽出から行い、ショートリードと合わせハイブリッドアセンブルを行う予定である。グリーンヒドラとブラウンヒドラのゲノムシークエンスが揃い次第、リピート配列の分布やメチル化領域の特定を行い、その影響を受けている可能性のある近傍の遺伝子の同定、およびブラウンヒドラとグリーンヒドラの比較解析を行う予定である。また共生クロレラの共生関連遺伝子に関する論文は投稿を目指す。
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| Causes of Carryover |
前年度までにブラウンヒドラのロングリードシーケンスデータが得られた一方、グリーンヒドラに関しては期待通りのデータ量を得るまでに至っておらず、高分子ゲノムDNA抽出の方法に改良が必要である。以上の理由から、シークエンス用の予算を次年度に回すこととなった。
本年度はシークエンス用の予算として高分子DNA抽出キットやNanopore MinIONの試薬・消耗品（合計約６0万円）、一般試薬・消耗品として分子生物学実験用の試薬・実験器具用のガラス製品ガラス・紙、プラスチック製品の購入を計画している（約５０万円）
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