2013 Fiscal Year Annual Research Report
海産緑藻の配偶子の異型性と系統関係を考慮した種間形質の比較
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25257406
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Section | 海外学術 |
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| Research Institution | Chiba University |
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Principal Investigator |
富樫 辰也 千葉大学, 海洋バイオシステム研究センター, 教授 (70345007)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉村 仁 静岡大学, 創造科学技術大学院, 教授 (10291957)
四ツ倉 典滋 北海道大学, 北方生物圏フィールド科学センター, 准教授 (60312344)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | 異型配偶 / 性淘汰 / 性的二型 |
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| Research Abstract |
本研究では、寒流域から熱帯までをカバーするシステマティックな学術調査を行い、系統関係を考慮した種間形質の比較によって、海産緑藻類に現在見られる多様な配偶システムがどのような適応放散のプロセスを経て進化してきたかを明らかにすることを目的にしている。これらの配偶システムは、すべて原始的な同型配偶から進化したものと考えられてきた。しかし、我々のこれまでの研究によって、現生の海産緑藻類に見られる同型配偶には、２つのタイプがあることが明らかになっている。さらに、その後我々が行った理論研究では、いずれも最も原始的な配偶システムではない可能性が高いことが示唆されている。
平成２５年度は、研究計画にしたがって、海産緑藻類のなかでも、特に、Bryopsidales (ハネモ目) に着目した調査と解析を行った。この目の構成種の多くは、顕著な異型配偶を行っているが、雌性配偶子のサイズには種間で大きな変異が見られるため、配偶子の異型性には幅広い多様性が見られる。本年度の野外調査は、（吉村、四ツ倉）の支援を得ながら、おもに寒流であるラブラドール海流の影響を強く受ける北米大陸の東海岸北部のカナダ・ノバスコシア州で、研究分担者研究代表者（富樫）が中心になって行った。この目においてはRUBISCO large subunit (rbcL)領域に種レベルでの変異の存在が確認されている。このため、本研究では、研究代表者（富樫）が、研究材料からDNAを抽出し、この領域の塩基配列を解読して分子系統解析を行うとともに、培養実験によって有性生殖を誘導し、配偶子のサイズを計測して、配偶システムを調べている。幸いにして、これまでに、この領域における変異が十分な分解能を持つことがわかった。実験の技術的問題は、研究協力者・有賀博文(米国Life Technologies社)の支援を得て解決した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究では、現在までに、海産緑色藻類のなかでも雌雄の配偶子の異型性の度合いが極めて幅広いことがわかっているハネモ目（Bryopsidales）について、一定の種数を雌雄ともに収集し、それぞれ単藻培養系を確立することに成功している。これらのストレーンは、我々の実験室で安定的に継代培養し、保存することが出来ているうえ、幸いにして、保存株においても配偶子形成能が失われないことがわかった。これらの保存株からDNAを抽出する作業においても、他の多くの藻類で見られるような代謝産物による障害も見られていないため、順調にDNAの抽出が進んでいる。抽出したDNAを用いて、RUBISCO large subunit (rbcL)領域を中心にして、その塩基配列の解読が進んでいる。当初危惧したこの領域の塩基配列の違いに基づいた分解能の低さも現時点ではそれほど大きな問題にはなっていない。このため、これまでに発表された参考文献中の系統解析データに独自のデータを追加することによって、より大規模な系統解析を行うことが可能になりつつあり、すでに予備的な解析が進んでいる。さらに、継代培養を行っている雌雄の株において、配偶子形成を誘導し、配偶子の異型性の度合いを調べるための実験も順調に進んでいる。この実験においては、配偶子形成を誘導することのできる培養庫内の環境条件の探索が重要であるが、これまでにこれらのデータを、明らかになりつつある系統関係を考慮しながら種間で比較するための解析環境の整備にも着手した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究においては、まず、現在までにデータの蓄積が進んでいるハネモ目（Bryopsidales）について、データ解析までの一連の作業を終えることを目指している。これによって、そこから得られる知見を先行して詳細に分析し、今後さらにわずかな異型配偶や同型配偶を行う種に対象を広げた際に、効率的に研究を進めることを狙っている。はじめに、従来のデータに加えて本研究で新たに加えることが出来た種から抽出したDNAを使ってRUBISCO large subunit (rbcL)領域の塩基配列の解読を終える。解読した塩基配列を基にして、系統解析を行うことによって、その後に種間形質を比較する際に必要となる系統樹の樹形ならびにそれぞれの枝の長さを確定する。先に得られた系統樹の樹形と枝長のデータを使って、専用のソフトウェアを使用して、系統関係を考慮しながら、配偶子サイズを中心としつつ、海産緑色藻類では特にそれに深く関係している走光性と性フェロモンの組み合わせからなる配偶子の行動も含めて、種間形質の比較を行っていく。さらに、わずかな異型配偶や同型配偶を行っている種については、野外における配偶体の出現期間が顕著な異型配偶を行うハネモ目（Bryopsidales）とは異なっていることが多いのでこの点にも十分注意して、対象種のフェノロジーを詳細に検討した野外調査計画を実行していく（ハネモ目の多くが夏季に配偶体を出現させるのに対して、わずかな異型配偶や同型配偶を行っている種は、冬から春にかけて配偶体を出現させることが多い）。これによって、研究目的の達成に向けて研究を推進していく。
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