2015 Fiscal Year Annual Research Report
珪藻の進化・繁栄の謎を握る未知の藻類：パルマ藻の生物学
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26291085
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| Research Institution | Japan Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
桑田 晃 国立研究開発法人水産総合研究センター, 東北区水産研究所, グループ長 (40371794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 伸哉 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (20405070)
佐藤 直樹 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (40154075)
中村 洋路 国立研究開発法人水産総合研究センター, 中央水産研究所, 主任研究員 (90463182)
沢田 健 北海道大学, 理学(系)研究科(研究院), 准教授 (20333594)
一宮 睦雄 熊本県立大学, 環境共生学部, 准教授 (30601918)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 藻類 / 進化 / プランクトン / ゲノム / パルマ藻 / 珪藻 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
珪藻は、微細藻類ながら熱帯雨林と同等の炭酸固定を行う海洋で最も重要な一次生産者であるが、その起源・繁栄機構は依然不明である。本研究は、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、１．シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、２．生活史とその制御機構の解明、３．核ゲノムの解読、４. 分子化石(バイオマーカー)の特定と海洋堆積層の分析による出現時期の生物地球化学的解析によりパルマ藻の生物学的特性を明らかにすることを目的とし、パルマ藻と珪藻両者の特性を比較することによりの両者の進化過程と繁栄機構の解明を目指している。
本年度は１. シリカ殻形成と分裂機構の解析については、昨年度に続き、電子顕微鏡観察により細胞内での珪酸質のプレート形成過程と細胞分裂過程における微小管形成および核分裂様式の解析を進め、得られた成果を論文として発表した。また、典型的な殻をもつ細胞とシリカ欠乏下でシリカの殻を形成しない裸細胞の両者での遺伝子発現の網羅的解析を進めた。２．生活史とその制御機構の解明については、昨年に引き続き、パルマ藻の極近縁のボリド藻に類似した鞭毛を持つステージへの誘導過程の解析を続けた。また、パルマ藻とボリド藻の系統関係および全球分布の解析を進め、得られた成果を論文として発表した。３．ゲノム解析については、昨年に引き続き、次世代シーケンサーにより得られたゲノム配列データとRNA－seqデータにより核ゲノム内の機能遺伝子を推定し、推定された遺伝子の機能予測を進めた。また、葉緑体とミトコンドリアのゲノムに関しては、完全解読を終了し、論文として発表した。4．分子化石を用いた生物地球化学的解析については、昨年に引き続き、バイオマーカー分子の海洋堆積物中での続成変化とその生成物を明らかにするため，堆積物の環境を模した熱熟成シミュレーション実験を進めた。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
本研究では、珪藻と共通の祖先から進化したパルマ藻を対象に、１．シリカの殻形成と細胞分裂機構の解析、２．生活史の解析、３．核ゲノムの解読、４. 分子化石(バイオマーカー)を用いた出現時期の生物地球化学的解析を行っており、どの項目においても当初の計画通り順調に成果が得られていると判断する。さらに、本年度は、これまでに得られた成果の取りまとめが進み、当初の計画以上に多くの論文発表、学会発表を行うことができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
１. シリカ殻形成と分裂機構の解析については、昨年に引き続き、パルマ藻のシリカの殻形成における遺伝子発現の解析を進め、典型的な殻をもつ細胞とシリカの殻を形成しない裸細胞それぞれのタイプで特異的に発現する遺伝子を特定する。
２. 生活史とその制御機構の解明 については、引き続き、パルマ藻の鞭毛ステージへの誘導過程の解析を進める。また、各生活史のステージの核相の推測を細胞内のDNA含量の実測、およびこれまでに得られたゲノムデータの解析により進める。
３. パルマ藻の核ゲノムの概要の解読による生物特性の解明については、引き続き特定された核ゲノムの遺伝子の機能予測を進め、パルマ藻の主要代謝経路およびパルマ藻と珪藻に特異的なシリカの殻形成過程等の構築を行う。
４. 分子化石を用いた生物地球化学的解析については、引き続き、パルマ藻の細胞試料の加熱による続成・熟成模擬実験を行 い、その分子化石の探索のための確定的な情報を得る。また、珪藻の細 胞試料 についても同様の続成・熟成模擬実験を行う。また、ボリド藻についても解析を進める。
５.総括 本研究により得られたパルマ藻の生物特性の知見とこれまでに蓄積された珪藻の生物特性の知見、両者を比較することにより、パルマ藻と珪藻の進化過程と繁栄機構の考察を行う。
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| Causes of Carryover |
計画当初本年度に施行予定であったパルマ藻の網羅的遺伝子発現解析が、昨年度に新学術領域研究「ゲノム支援」による支援課題として採択され「ゲノム支援」により解析が行われた。この支援により、当初予定していた解析に必要な試薬などの消耗品費用の支出が抑えられ、繰越となった。また当初は、国際学会の参加やパルマ藻のゲノム解析のフランスの共同研究者との研究打ち合わせ等を予定していたが、予定が変更となり繰越となった。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度に継続して行うパルマ藻のゲノム解析とその成果の取りまとめを加速させるため、国内外の研究者間の研究打ち合わせ旅費、解析結果の状況によっては、ゲノム情報の補足のためのシーケンシング費用等に使用予定である。
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[Journal Article] Diversity and oceanic distribution of the Parmales (Bolidophyceae), a picoplanktonic group closely related to diatoms2016
Author(s)
Ichinomiya M., Lopes A., Gourvil .P, Yoshikawa S., Kamiya M., Ohki K., Audic S., Vargas C., Noel M., Vaulot D., Kuwata A.
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Journal Title
ISME Journal
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Sequencing and analysis of the complete organellar genomes of Parmales, a closely related group to Bacillariophyta (diatoms)2016
Author(s)
Tajima N., Saito K., Sato S., Maruyama F., Ichinomiya M, Yoshikawa S., Kurokawa K, Ohta H, Tabata S., Kuwata A., Sato N.
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Journal Title
Current Genetics
Volume: 印刷中
Pages: 印刷中
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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