性フェロモンの分子進化による、生殖隔離・種分化の実証

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 23770093
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 土金 勇樹 日本女子大学, 理学部, 助教 (20434152)
• Project Period (FY): 2011-04-28 – 2015-03-31
• Keywords: 生殖隔離 / 藻類 / 性フェロモン / ヘテロタリズム

Outline of Annual Research Achievements

接合藻ヒメミカヅキモには、Plus型、Minus型と呼ばれる異性細胞間で有性生殖を行うヘテロタリック株が存在している。本種には、互いに生殖隔離した集団である交配群(生物学的種)が存在する。これらの生殖隔離機構を解析することで、種分化機構の解明が期待されるが、有性生殖の誘起が可能な交配群はIIA、IIB、IEの3群のみで少ない。
これまでに、静岡県の麻機遊水地から新規交配群Gの発見に成功した。系統解析の結果、本研究課題でRNAseq解析を行った交配群IEに近縁であった。隔離の状況を明らかにしたところ、両交配群は接合子は形成せず、生殖隔離しているものの、部分的な生殖反応をおこすため、性フェロモンが作用し合っていることが示唆された。交雑実験の結果、交配群Gのplus型細胞から放出されるPR-IPは交配群IEのminus型細胞に作用しないが、交配群IEのPR-IPは交配群Gに作用することが明らかとなった。
性フェロモンの配列を確認するため、栄養増殖期、有性生殖期、接合子発芽期の細胞をそれぞれ回収し、Total RNAの抽出を行った。次に、得られたTotal RNA を用いてHiseq 2500によるRNA-seq配列決定(ペア－ドエンド、101-bp)を行った。得られたリードを元に、PR-IP Inducer遺伝子(CpPI), PR-IP 19 kDaサブユニット(Cp19ksu)、PR-IP 42 kDaサブユニット(Cp42ksu)の仮想オルソログ配列を得た。PR-IPの19 kDaと42 kDaにおいては、交配群IEのものに対してアミノ酸レベルで90％近い相同性を得た。また、19 kDaを運ぶキャリアタンパク質である42 kDaに比べ、実際に細胞に作用する19 kDaの方が相同性が低いことも示された。また、19 kDaのアミノ酸の違いにより、交配群GのPR-IPが交配群IEに作用しないことが示唆された。

Research Products

• [Journal Article] A Receptor-like Kinase, Related to Cell Wall Sensor of Higher Plants, is required for Sexual Reproduction in the Unicellular Charophycean Alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale Complex (2015)
  • Author(s): Hirano, Naoko; Marukawa, Yuka; Abe, Jun; Hashiba, Sayuri; Ichikawa, Machiko; Tanabe, Yoichi; Ito, Motomi; Nishii, Ichiro; Tsuchikane, Yuki; Sekimoto, Hiroyuki
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] Detailed analyses on the parthenospore formation in Closterium moniliferum (Zygnematophyceae, Charophyta). (2014)
  • Author(s): Yuki Tsuchikane, Ayaka Nakai, and Hiroyuki Sekimoto
  • Journal Title: Phycologia. Volume: 53 Pages: 571-578
  • DOI: http://dx.doi.org/10.2216/14-35R1.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] シャジクモ藻類ヒメミカヅキモの有性生殖制御 (2014)
  • Author(s): 関本 弘之・平野 直子・大槻 涼・ 川井 絢子・土金 勇樹・西山 智明・阿 部 淳
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞ゲノム特異的遺伝子CpMinus1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Presentation] ヒメミカヅキモの性フェロモンと結合するファシクリンIタンパク質の機能解析 (2014)
  • Author(s): 市原健介、滝口若菜、原真由美、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-15
• [Book] 「Mechanism of Sexual Reproduction in Fresh Water Microalgae」 In “Reproductive Biology of Plants” (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sekimoto, Jun Abe, Yuki Tsuchikane
  • Total Pages: 380
  • Publisher: CRC Press
• [Book] 「Sexual reproduction of a unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strogosum-littorale complex」 In “Sexual Reproduction in Animals and Plants” (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sekimoto, Yuki Tsuchikane, Jun Abe
  • Total Pages: 480
  • Publisher: Springer.
• [Remarks] 土金 勇樹 (つちかね ゆうき) のウェブページ
  • URL: https://sites.google.com/site/tsuchikaneyuki/home