2014 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 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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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、寒流域から暖流域までをカバーするシステマティックな学術調査を行い、分子系統関係を考慮しながら種間形質を比較することによって、海産緑色藻類に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、研究代表者（富樫）らによる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、研究代表者（富樫）らによる理論解析によって、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２６年度は、研究計画通り、昨年度から継続して、海産緑色藻類のなかでも、特に、信頼度の高い分子系統解析が可能なBryopsidales (ハネモ目) に中心をした研究を進めた。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の米国・マサチューセッツ州で、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、この領域における塩基配列の変異が適切な分解能を持つことが確認出来た。
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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に極めて幅広い異型の度合いが見られるハネモ目（Bryopsidales）について、さらに多く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きた。これらの株は、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二次的な代謝産物による障害も見られていないため、順調にDNAの抽出が進めることが出来た。ジェネティックアナライザーを用いて、抽出したDNAサンプルのRUBISCO large subunit (rbcL)領域を中心とした塩基配列の解読を進めた。当初心配されたこの領域の塩基配列の違いが種間であまり見られないことによる系統解析を行ううえでの分解能の低さも大きな問題とはならなかった。このため、これまでに発表された文献に見られる系統解析結果も参考にしながら、正確性の高い系統解析を行うことが出来るようになった。さらに、実験計画通り、継代培養を行っている雌雄の株において、培養庫内の環境条件を制御しながら配偶子形成を誘導し、配偶子の異型性の度合いに関するデータの蓄積も進めることが出来た。これらの結果を基にして、分子系統関係を考慮しながら配偶システムを種間で比較するための解析を始めた。まず手始めとして、PIC(Phylogenetic Independent Contrast)法を用いた実際の解析を行う段階にまで研究を進めることが出来た。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後の研究方策においては、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、Rを用いて、近年発展してきたPGLS(Phylogenetic Generalized Least Squares)法によるデータ解析を行う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する。そこから得られるノウハウを活用して、今後は研究の対象をさらにわずかな異型配偶や同型配偶を行う種に効率的に広げていく。そこでも、これまで確立してきた手法を応用して、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行う。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、Rを用いてプログラミングを行って、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や生息場所の環境、ならびに体サイズなどについて、種間形質を比較していく。この際、系統解析方法の違いによる結果の堅牢性についても検討する。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立案していく。これらの点にも配慮しながら、研究目的をより高いレベルで達成するこが出来るよう効率的に研究を推進していく。
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