2016 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 | Fisheries Research and Education Agency |
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Principal Investigator |
桑田 晃 国立研究開発法人水産研究・教育機構, その他部局等, その他 (40371794)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉川 伸哉 福井県立大学, 公私立大学の部局等, 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研究・教育機構, その他部局等, 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 – 2018-03-31
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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、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を比較し、シリカの殻形成に関連する遺伝子の探索を行った。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、ゲノムデータ内の一塩基多型を解析し、パルマ藻の倍数性を検討した。パルマ藻とボリド藻の系統関係および全球メタゲノムデータを用いた全球分布の解析を進め、得られた成果を論文として公表した。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データにより推定された機能遺伝子の機能予測を進めた。また、ゲノムデータの高精度化のため、パルマ藻ゲノムを再度シーケンシングした。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
2: Research has progressed on the whole 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．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、現在取得中の次世代シーケンサーによるゲノムのシーケンシングデータを加味した再解析によるより詳細な解読をすすめ、パルマ藻の全ゲノムの概要に関する成果を論文にまとめる
２．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。本事業で得られた成果を取りまとめ、パルマ藻の生物学に関する総説論文作成等、成果の公表を進める。
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| Causes of Carryover |
本年度予定であったパルマ藻のゲノムのシーケンシングが新学術領域研究「先進ゲノム支援」による支援課題としてシーケンシングが行われることとなり、当初予定していたシーケンシング費用の支出が抑えられることとなった。また当初は、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、来年度以降の実施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、論文投稿費用、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する予定である。
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[Journal Article] Diversity and oceanic distribution of the Parmales (Bolidophyceae), a picoplanktonic group closely related to diatoms.2016
Author(s)
Ichinomiya M, Lopes A, Gourvil P, Yoshikawa S, Kamiya M, Ohki K, Audic S, deVargas C, Noel M, Vaulot D, Kuwata A.
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Journal Title
ISME Journal
Volume: 10
Pages: 2419-2434
DOI
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: 62
Pages: 887-896
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] The evolutionary link between Parmales and the success of diatoms in marine ecosystems.2016
Author(s)
Kuwata A, Ichinomiya M, Yamada K, Yoshikawa S, Noel MH, Kawachi M, Saitoh K, Nakamura Y, Sato N, Tajima N, Sawada K, Lopes A, Vaulot D
Organizer
Kitasato-KAUST Joint International Workshop
Place of Presentation
北里大学三陸臨海教育研究センター（岩手県・大船渡市）
Year and Date
2016-08-24
Int'l Joint Research
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