藻類における雌雄非対称性の成立とオルガネラ遺伝の方向を決める形態と構造の探索

2012 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22370024
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 河野 重行 東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (70161338)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮村 新一 筑波大学, 生命環境科学研究科(系), 准教授 (00192766) ; 本村 泰三 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 教授 (30183974)
• Project Period (FY): 2010-04-01 – 2013-03-31
• Keywords: ヒラアオノリ / 雌雄非対称性 / GCS-1 / 接合装置 / 免疫サブトラクション / ESTライブラリー / 全ゲノム解析 / プロテオーム

Research Abstract

免疫サブトラクション法の再現性を検討するとともに、正逆のサブトラクションで雄(♂)の接合装置に特異的な抗体を調製できることが示された。主な進捗は以下の通りである。
１）雌雄と連鎖する性的二形性（配偶子の大小、交配型、接合部位の配向、オルガネラ遺伝の方向性）とは何か？　ヒラアオノリの培養系統をさらに増やし、配偶子の大小が真正の性的二形性なのか単なる地域差なのかなどをオルガネラDNAマーカーを用いて解析した。
２）免疫サブトラクション法で配偶子の細胞表層に接合装置の性的二形性を検出した。ウェスタンブロット解析から、免疫サブトラクション法の抗原となっているタンパク質（250kDaと80kDa）を確認した。サブトラクションの方向を逆にして、雌(♀)ではなく、雄(♂)の接合装置を認識する抗体も調製できることを確かめた。また、筑波大グループ、北大グループも、培養可能な緑藻や褐藻はもちろん、培養が難しいものでも野外採集した配偶体から放出された配偶子を使うことを検討している。
３）ヒラアオノリの雌雄配偶子を用いて、ESTとゲノミックライブラリーを構築し、シーケンスレベルのサブトラクションで雌雄に特異的な遺伝子を同定できないかを検討した。「ゲノム支援」の全面的な協力を受け、植物から動物まで広く保持し、雄性配偶子で特異的に発現するGCS-1に注目し、その雌雄のゲノム構造や発現様式を解析した。
４）雌雄配偶子の非対称性についてGCS-1抗体とFE-SEMを用いて解析した。GCS-1抗体は、雄(♂)配偶子の接合装置付近の表層抗原を認識しており、接合時に雌雄の接合を特異的に阻害することが明らかとなった。雄(♂)の接合装置の表面構造とGCS-1との関係に関しては金コロイドを用いた免疫FE-SEMで解析している。これらの解析で雌雄配偶子の接合装置の非対称性に直接関わる因子が明らかにできそうだ。

Current Status of Research Progress

Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Localization and evolution of septins in algae. (2013)
  • Author(s): Yamazaki, T., Owari, S., Ota, S., Sumiya, N., Yamamoto, M., Watanabe, K., Nagumo, T., Miyamura, S. and Kawano, S.
  • Journal Title: Plant J. Volume: 74 Pages: 12147-8
  • DOI: DOI: 10.1111/tpj.12147
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Three-dimensional ultrastructural study of oil and astaxanthin accumulation during encystment in the green alga Haematococcus pluvialis. (2013)
  • Author(s): Wayama, M., Ota, O., Matsuura, M., Nango, N., Hirata, A., and Kawano, S.
  • Journal Title: PLoS ONE Volume: 8(1) Pages: 53618-9
  • DOI: DOI: 10.1371/journal.pone.0053618
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Maturation timing of stamens and pistils in the dioecious plant Silene latifolia. (2013)
  • Author(s): Aonuma, W., Shimizu, Y., Ishii, K., Fujita, N., and Kawano, S.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: 126 Pages: 105-112
  • DOI: DOI: 10.1007/s10265-012-0510-x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Sequential accumulation of starch and lipid induced by sulfur deficiency in Chlorella and Parachlorella species. (2013)
  • Author(s): Mizuno, Y., Sato, A., Watanabe, K., Hirata, A., Takeshita, T., Ota, S., Sato, N., Zachleder, V., Tsuzuki, M., and Kawano, S.
  • Journal Title: Bioresour. Technol. Volume: 129 Pages: 150-155
  • DOI: DOI: org/10.10.16/j.biortech.2012.11.030
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The microalga Parachlorella kessleri: A novel highly efficient lipid producer. (2013)
  • Author(s): Li, X., Pribyl, Binová K., Kawano, S., Cepak, V., Zachleder, V., Cizkova, M., Branyikova, I., and Vítová, M.
  • Journal Title: Biotechnol. Bioeng. Volume: 110 Pages: 97-107
  • DOI: DOI: 10.1002/bit.24595
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] SlWUS1; A novel X-linked gene having no homologous Y-linked copy in Silene latifolia. (2013)
  • Author(s): Kazama, Y., Nishihara, K., Fujiwara, M. T. Abe, T., and Kawano, S.
  • Journal Title: G3 Volume: 2 Pages: 1269-1278
  • DOI: DOI: 10.1534/g3.112.003749
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] The role of multiple FtsZ rings in chloroplast division under oligotrophic and eutrophic conditions in the unicellular green alga, Nannochloris bacillaris (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). (2013)
  • Author(s): Sumiya, N., Owari, S., Watanabe, K., and Kawano, S.
  • Journal Title: J. Phycol. Volume: 48 Pages: 1187-1196
  • DOI: DOI: 10.1111/j.1529-8817.2012.01204.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Imbalanced functional-disorders between pollen germination and seed formation by heavy-ion beam and γ-ray irradiation. (2013)
  • Author(s): Aonuma, W., Ishii, K., Fujita, N., Shimizu, Y., Kazama, Y., Abe, T., and Kawano, S.
  • Journal Title: RIKEN Accel. Prog. Rep. Volume: 45 Pages: 217
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A petal-less flower caused by a Microbotryum violaceum mutant. (2013)
  • Author(s): Fujita, N., Aonuma, W., Shimizu, Y., Yamanaka, K., Hirata, A., Hood, M.E., and Kawano, S.
  • Journal Title: Int. J. Plant Sci. Volume: 173 Pages: 1-11
  • DOI: DOI: 10.1086/665587
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Isolation of mitochondrial and plastid ftsZ genes and analysis 1 of the organelle targeting sequence in the diatom Chaetoceros neogracile (Diatoms,Bacillariophyceae). (2012)
  • Author(s): Nishikawa, T., Moriyama, Y., Sato, M., Sano, T., Hasezawa, S., Ota, S., and Kawano, S.
  • Journal Title: Phycol. Res. Volume: 60 Pages: 123-136
  • DOI: DOI: 10.1111/j.1440-1835.2012.00644.x
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Chloroplast division and differentially regulated expression of FtsZ1 and FtsZ2 in Nannochloris bacillalis (Chlorophyta, Trebouxiophyceae). (2012)
  • Author(s): Sumiya, N., Watanabe, K., Owari, S., Yamamot, M., and Kawano, S.
  • Journal Title: Cytologia Volume: 77 Pages: 59-66
  • DOI: OI: 10.1508/cytologia.77.59
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Narrowing Down the Mapping of Plant Sex-Determination Regions Using New Y Chromosome-Specific Markers and Heavy-Ion-Beam Irradiation-Induced Y Deletion Mutants in Silene latifolia. (2012)
  • Author(s): Fujita, N., Torii, C., Ishii, K., Aonuma, W., Shimizu, Y., Kazama, Y., Abe, T., and Kawano, S.
  • Journal Title: G3 Volume: 2 Pages: 271-278
  • DOI: DOI: 10.1534/g3.111.001420
  • Peer Reviewed
• [Presentation] B27 シングルセル３次元立体構築法によって微細構造解析したヘマトコッカスとクロレラの物質蓄積動態 (2013)
  • Author(s): 大田修平、南郷脩史、篠原利香、工藤恭子、平田愛子、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第37回大会
  • Place of Presentation: 山梨大学甲府キャンパス、甲府市
  • Year and Date: 20130327-20130329
• [Presentation] クロレラ6 種8 株の強光通気培養下のイオウ欠乏に対するオイルとデンプンの蓄積の動態 (2013)
  • Author(s): 竹下毅、山﨑誠和、大田修平、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第37回大会
  • Place of Presentation: 山梨大学甲府キャンパス、甲府市
  • Year and Date: 20130327-20130329
• [Presentation] クロレラ類Parachlorella kessleri の重イオン照射の効果とデンプン・オイル蓄積の動態 (2013)
  • Author(s): 松田尚大、三木弥名子、吉澤有子、風間裕介、阿部知子、大田修平、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第37回大会
  • Place of Presentation: 山梨大学甲府キャンパス、甲府市
  • Year and Date: 20130327-20130329
• [Presentation] HaematoCalMorph:Haematococcus pluvialis のための多機能細胞画像処理ソフトウェア (2013)
  • Author(s): 野上識、大貫慎輔、大田修平、渡邉光一、河野重行、大矢禎一
  • Organizer: 日本藻類学会第37回大会
  • Place of Presentation: 山梨大学甲府キャンパス、甲府市
  • Year and Date: 20130327-20130329
• [Presentation] Allo-authentication revealed by sexual asymmetry and uniparental organelle-inheritance of male- and femalegametes in the green alga, Ulva compressa. (2012)
  • Author(s): Suzuki, R., Endo, M., Mogi, Y., Miyamura, S., Kuwano, K. and Kawano, S.
  • Organizer: International Symposium on the Mechanisms of Sexual Reproduction in Animals and Plants. Joint Meeting of the 2nd Allo-authentication Meeting and the 5th Egg-Coat Meeting (MCBEEC).
  • Place of Presentation: Hotel Nagoya Garden Palace, Nagoya, Japan
  • Year and Date: 20121112-20121116
  • Invited
• [Presentation] Establishment of innovative technology to create new microalgal strains increasing biofuel production by polyploidization and heavy-ion beam irradiation (2012)
  • Author(s): Kawano, S., Watanabe, K., and Ota, S.
  • Organizer: The 90th Anniversary Meeting, The Society for Biotechnology, Japan International Symposium on Biotechnology for Green Growth
  • Place of Presentation: Kobe International Conference Center, Kobe, Japan
  • Year and Date: 20121024-20121026
  • Invited
• [Presentation] 原始紅藻Cyanidioschyzon merolae におけるオーロラキナーゼの解析 (2012)
  • Author(s): 加藤翔一、井元祐太、大沼みお、松永朋子、黒岩晴子、河野重行、黒岩常祥、松永幸大
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] ヘマトコッカスにおけるアスタキサンチン蓄積の電顕三次元動態解析と突然変異体の単離 (2012)
  • Author(s): 和山真里奈、松浦葉月、大田修平、渡邉光一、平田愛子、風間裕介、阿部知子、河野 重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャン、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] クロレラにおけるデンプン・オイル蓄積の動態解析と物質生産変異株の単離ストラテジー (2012)
  • Author(s): 大田修平、松田尚大、竹下毅、水野雄介、渡邉光一、平田愛子、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] ミトコンドリア- マイクロボディ複合体の分裂分配後における非アクトミオシン依存型細胞質分裂機構の解明 (2012)
  • Author(s): 井元祐太、西田敬二、八木沢芙美、吉田大和、大沼みお、吉田昌樹、藤原崇之、黒岩晴子、黒岩常祥、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] ヒロハノマンテマのSlAP3 欠損変異体を含むY 染色体部分欠損変異体の網羅的単離 (2012)
  • Author(s): 青沼航、川元寬章、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] ヒロハノマンテマ性染色体の組換え抑制によって生じたSlAP3X/Y周辺の構造変化 (2012)
  • Author(s): 石井公太郎、青沼航、西山りゑ、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] ヒロハノマンテマの2つのホモログ遺伝子SlSUP とSlWUS の発現と性染色体座乗 (2012)
  • Author(s): 風間裕介、石井公太郎、青沼航、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物学会第76回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
  • Year and Date: 20120915-20120917
• [Presentation] Division behavior of mitochondrion and microbody in the red algae Cyanidioschyzon merolae (2012)
  • Author(s): Imoto, Y., Ohnuma, M., Yoshida, Y., Kuroiwa, H., Kuroiwa, T., and Kawano, S
  • Organizer: 10th International PhD Student Conference on Experimental Plant Biology
  • Place of Presentation: Brno, Czech Republic
  • Year and Date: 20120903-05
• [Presentation] Three-dimensional ultra-structural study of encystment and astaxanthin accumulation in the green alga, Haematococcus pluvialis (2012)
  • Author(s): Ota, S., Wayama, M., Nango, N., Hirata, A. and Kawano, S.
  • Organizer: Protist 2012 ( 19th ISEP and 62nd ISOP joint meeting)
  • Place of Presentation: Oslo, Norway
  • Year and Date: 20120729-20120803
• [Presentation] 二分裂型緑藻Stichococcus bacillaris の糸状体形成と分裂面のマンノース局在 (2012)
  • Author(s): 山本真紀、半田信司、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第36回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 20120713-20120715
• [Presentation] Gonium pectorale の配偶子における接合装置の空間配置と交配型の関係 (2012)
  • Author(s): 梅澤歩、横田真吾、宮村新一、南雲保、河野重行、浜地貴志、野崎久義
  • Organizer: 日本藻類学会第36回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 20120713-20120715
• [Presentation] 単細胞緑藻 Parachlorella kessleri における高増殖能を有する重イオン照射株のスクリーニング (2012)
  • Author(s): 大田修平、松田尚大、竹下毅、渡邉光一、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第36回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 20120713-20120715
• [Presentation] クロレラにおける硫黄欠乏条件により誘導されるデンプンと脂質の蓄積動態の解析 (2012)
  • Author(s): 水野雄介、佐藤淳史、渡邉光一、大田修平、平田愛子、佐藤典裕、都筑幹夫、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第36回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 20120713-20120715
• [Presentation] ヒラアオノリ雌雄配偶子の非対称性と雌雄に特異的なタンパク質のサブトラクション法 (2012)
  • Author(s): 古関靖道、遠藤幹也、鈴木亮吾、宮村新一、桑野和可、河野重行
  • Organizer: 日本藻類学会第36回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学、札幌市
  • Year and Date: 20120713-0715
• [Presentation] Comparison of starch and oil production by chlamydomonas reinhardtii and other algae (2012)
  • Author(s): Zachleder, V., Šítalová, J., Bišová, K., and Kawano, S.
  • Organizer: The 15th International Conference on the Cell and Molecular Biology of Chlamydomonas
  • Place of Presentation: Potsdam, Germany
  • Year and Date: 20120605-20120610
• [Presentation] ミトコンドリア-マイクロボディ複合体分裂後における非収縮環依存型細胞質分裂機構の解明
  • Author(s): 井元祐太、西田敬二、八木沢芙美、吉田大和、大沼みお、吉田昌樹、藤原崇之、黒岩晴子、黒岩常祥、河野重行
  • Organizer: 日本植物形態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス 姫路市
• [Presentation] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの効率的な染色体標本の作製
  • Author(s): 石井公太郎、風間裕介、青沼航、川元寛章、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物形態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
• [Presentation] 雌雄異株植物ヒロハノマンテマの雌雄開花同調性と両性花変異体の単離と雌雄同調性解析
  • Author(s): 青沼航、川元寛章、石井公太郎、風間裕介、阿部知子、河野重行
  • Organizer: 日本植物形態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
• [Presentation] 原始紅藻Cyanidioschyzon merolae におけるオーロラキナーゼの動態解析
  • Author(s): 加藤翔一、元祐太、大沼みお、松永朋子、黒岩晴子、河野重行、黒岩常祥、松永幸大
  • Organizer: 日本植物形態学会第24回大会
  • Place of Presentation: 兵庫県立大学姫路書写キャンパス、姫路市
• [Remarks] 2. 母性遺伝：性の起源とオルガネラの遺伝様式
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/research_2.html
• [Remarks] 2-7.雌雄性：2極化した性の進化
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/research_2.html#r_2_7
• [Remarks] 2-8.オオハネモの雌雄性とオルガネラの遺伝様式
  • URL: http://park.itc.u-tokyo.ac.jp/pls/research_2.html#r_2_7