ゲノム情報と形態形質進化から探るコンブ目植物による「海の森」の成立

2013 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25291087
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 川井 浩史 神戸大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30161269)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 山岸 隆博 神戸大学, 学内共同利用施設等, 助教 (30379333) ; 羽生田 岳昭 神戸大学, 学内共同利用施設等, 助教 (40379334) ; 本村 泰三 北海道大学, 学内共同利用施設等, 教授 (30183974) ; 長里 千香子 北海道大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (00374710)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: コンブ目 / 分子系統 / 網羅的cDNA塩基配列解析 / 生物地理 / 藻場構成種

Research Abstract

世界各地の沿岸域で「海の森」とも呼べる藻場生態系を構成している大形褐藻類のうちコンブ目を対象に科レベルの系統関係を明らかにし，さまざまな重要な形質がいつ，どのようにして獲得されたかについて考察することを目的とする。具体的には，多遺伝子解析による属・科レベルの詳細な系統関係の解析，代表的な科についての網羅的cDNA塩基配列情報の取得，大型化・深所適応の鍵となるいくつかの重要形態形質について微細構造とそれらに関係する遺伝子群の解析を行う。平成25年度は対象とする種について培養下で配偶体を大量培養し，全RNAを抽出し，次世代シークエンサーによる網羅的cDNA塩基配列解析を行う。全ての属を対象に葉緑体コードのatpB, psaA, psaB, psbA, psbC, rbcL, ミトコンドリアコードのcox1,cox3などの塩基配列解析を実施する。
本年度は，多遺伝子解析については，20属約40種について，培養藻体または自然藻体からDNAを抽出し，上述の遺伝子について塩基配列の解析を行った。また，スジメ科の属レベルの系統解析において重要なアナメ属，キクイシコンブ属の種について，稀少種であるオオノアナメの藻体を入手し，解析に加えることができた。また，南半球への分布拡大の解析に必須な，Ecklonia maximaについて試料を得た。大形コンブ類（スジメ目，コンブ目，チガイソ目，レッソニア目）の姉妹群に相当するアウレオファイクス属の網羅的cDNA解析を目指して，大量培養を試みたが，培養下では胞子体が成長せずに枯死することと，エアレーション下でも配偶体の成長が遅いため，解析に十分な量のRNAを得られなかった。このため，静置培養で配偶体の培養を継続している。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

網羅的cDNA解析に用いる培養藻体の成長が遅く，H25年度中には充分な量のRNAが抽出できなかった。このため，培養を継続しており，RNAの調整が済み次第解析を実施する予定である。

Strategy for Future Research Activity

cDNA解析については，微量のRNAからcDNA解析が行える解析手法について検討する。また分子系統解析については，より効率的なDNA抽出の方法を検討するため，これまでのいったんDNA抽出キットにより全DNAを抽出・精製してからPCR，塩基配列解析を行う方法に加えて，微量な藻体からDNAを抽出し直ちにPCRを行う方法も検討する。

Expenditure Plans for the Next FY Research Funding

網羅的cDNA解析に用いる経費を計上していたが，これらの実験に用いる種の培養株の成長が遅く，解析に充分な量のRNAを抽出することができなかった。このため，この部分の実験を平成26年度に持ち越すこととして，その分の経費を繰り越した。
RNA抽出のための藻体の培養を継続しており，これらを用いて今年度網羅的cDNA塩基配列解析を実施する予定である。繰り越した経費はこれらの実験に使用する。

Research Products

• [Journal Article] Ligulate Desmarestia (Desmarestiales, Phaeophyceae) revised: D. japonica sp. nov. and D. dudresnayi differ from D. ligulata. (2014)
  • Author(s): Yang, E.C., Peters, A.F., Kawai, H., Stern, R., Hanyuda, T., Bárbara, T., Müller, D.G., Srittmatter, M. Prud’Homme van Reine, W.F., Küpper, F.C.
  • Journal Title: J. Phycol. Volume: 50 Pages: 149-166
  • DOI: 10.1111/jpy.12148
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Radioactive cesium accumulation in seaweeds by the Fukushima 1 Nuclear Power Plant accident – two years’ monitoring at Iwaki and its vicinity. (2014)
  • Author(s): Kawai, H., Kitamura, A., Mimura, M., Mimura, T., Tahara, T., Aida, D., Sato, K., H. Sasaki.
  • Journal Title: J. Plant Res. Volume: 127 Pages: 23-42
  • DOI: 10.1007/s10265-013-0603-1
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Mesospora elongata sp. nov. (Ralfsiales, Phaeophyceae), a new crustose brown algal species from the Indo-Pacific region (2013)
  • Author(s): Poong, S.-W., Lim P.-E., Phang, S.-M., Gerung G., Kawai, H.
  • Journal Title: Phycologia Volume: 52 Pages: 84-81
  • DOI: 10.2216/12-42.1
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] A molecular-assisted floristic survey of crustose brown algae (Phaeophyceae) from Malaysia and Lombok Island, Indonesia based on rbcL and partial cox1 genes (2013)
  • Author(s): Poong, S.-W., Lim P.-E., Phang, S.-M., Sunarpi, H., West, J.A., Kawai, H.
  • Journal Title: J. Appl. Phycol. Volume: 26 Pages: 1231-1242
  • DOI: 10.1007/s10811-013-0081-9
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Direct conversion of Spirulina to ethanol without pretreatment of enzymatic hydrolysis processes (2013)
  • Author(s): Aikawa, S., Joseph, A., Yamada, R., Izumi, Y., Yamagishi, T., Matsuda, F., Kawai, H., Chang, J-S., Hasunuma, T., Kondo, A.
  • Journal Title: Energy Environ. Sci. Volume: 6 Pages: 1844-1849
  • DOI: 0.1039/C3EE40305J
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Ancestral reproductive structure in basal kelp Aureophycus aleuticus (2013)
  • Author(s): Kawai, H., Hanyuda, T., Ridgway, L.M., Holser, K.
  • Journal Title: Sci. Rep. Volume: 3 Pages: 2491
  • DOI: 10.1038/srep02491
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 系統保存株を用いた褐藻類の多遺伝子分子系統解析とPlatysiphon verticillatusの分類の再検討 (2014)
  • Author(s): 川井浩史・羽生田岳昭・R.J. Andersen・R. Wilce
  • Organizer: 日本藻類学会第38回大会
  • Place of Presentation: 東邦大学
  • Year and Date: 20140314-20140316
• [Presentation] Early evolution of Laminariales (2014)
  • Author(s): Kawai, H.
  • Organizer: 28th Congress of the Phycological Society of Southern Africa
  • Place of Presentation: Melkbosstrand, South Africa
  • Year and Date: 20140113-20140117
• [Presentation] Macroalgal culture collection in Kobe University and macroalgal genomics (2013)
  • Author(s): Kawai, H., Yamagishi, T., Kai, A., Yamaguchi, A., Hanyuda, T.
  • Organizer: 5th ANRRC International Meeting
  • Place of Presentation: Shonan-village Center, Hayama, Japan
  • Year and Date: 20131030-20131101
  • Invited
• [Presentation] 褐藻類の多細胞化・大型化を細胞壁成分、有性生殖様式、生活史型の進化から考える (2013)
  • Author(s): 川井浩史・羽生田岳昭・山岸隆博
  • Organizer: 日本植物学会第77回大会
  • Place of Presentation: 北海道大学
  • Year and Date: 20130912-20130915
• [Presentation] Sorus formation of the basal system in Aureophycus aleuticus, and its taxonomic revision at familial rank (2013)
  • Author(s): Kawai, H., Hanyuda, T., Holser, K., Ridgeway, L.M.
  • Organizer: 10th International Phycological Congress
  • Place of Presentation: Orlando, Florida, USA
  • Year and Date: 20130804-20130810
• [Presentation] Life history, molecular phylogeny and taxonomic revision of Platysiphon verticillatus (Phaeophyceae) (2013)
  • Author(s): awai, H., Hanyuda, T., Kai, A., Yamagishi, T., Saunders, G.W., Lane, C., McDevit, D., Küpper, F.C., Wilce, R.T.
  • Organizer: 52nd Northeast Algal Society Annual Symposium
  • Place of Presentation: Mystic, Connecticut, USA
  • Year and Date: 20130419-20130421