性特異的遺伝子から明らかにする生殖様式の決定機構と進化

2014 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 26440223
• Research Institution: Japan Women's University
• Principal Investigator: 土金 勇樹 日本女子大学, 理学部, 助教 (20434152)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: 有性生殖 / 藻類 / 性決定遺伝子 / 生殖様式 / ホモタリズム / ヘテロタリズム / 種分化

Outline of Annual Research Achievements

ヒメミカヅキモには、＋型と－型の遺伝的に決定された性を持つヘテロタリック株（以下、ヘテロ株）と、１細胞由来の同一クローン同士で接合子をつくるホモタリック株（以下、ホモ株）が存在する。ヘテロ株では、－型細胞ゲノムのみに存在し、接合型表現を制御するCpMinus1遺伝子が発見されている。一方、ホモ株は、近縁なヘテロ株との混合により少数のハイブリッド接合子を形成しうることから、有性生殖過程において、ヘテロ株のような性分化が生じているものと示唆されていた。
ホモ株 (naga37s-1)における、栄養増殖期、有性生殖期、接合子発芽期の細胞を5種のステージに分けて回収し、Total RNAの抽出を行った。次に、Hiseq2500によるRNA-seq配列決定(ペア－ドエンド、101-bp)を行った。得られたRNA-seqデータベースから、CpMinus1類似配列を検索したところ、69.8%のアミノ酸配列が一致する遺伝子の発見に成功し、これをCpMinus1N遺伝子とした。ゲノムDNAからのクローニングを行ったところ、CpMinus1N遺伝子はCpMinus1と同じ位置にintronを持っていたことらか、祖先を同じくする遺伝子であると考察している。
Real time PCRにより、CpMinus1N遺伝子の発現解析をおこなったところ、栄養増殖期にはほとんど発現せず、有性生殖期に顕著に発現した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

今年度は、RNA-seq解析を行い、ヘテロ株における性特異的遺伝子をホモ株において発見した。また予備的にホモタリック株の遺伝子導入系の条件検討を行っており、計画通りの達成度である。

Strategy for Future Research Activity

ヘテロ株における性特異的遺伝子をホモ株において発見し、これをCpMinus1Nと名付けた。また、発現解析にも成功した。今後はこの遺伝子の機能解析を行う。具体的にはホモタリック株における同遺伝子の発現抑制体の作出を試みる。また、RNAseq情報を解析し、ヘテロ株における性特異的な発現を示す遺伝子のホモ株における挙動を明らかにする。

Causes of Carryover

研究は計画通りに進んでいるものの、研究打ち合わせや調査などにかかる費用に誤差が生じた。これは、移動費用を抑えた結果である。また、予定していたサンプル輸送なども数が少なかったため、誤差が生じた。

Expenditure Plan for Carryover Budget

サンプル輸送は次年度以降に繰り越す。また、研究打ち合わせ等も引き続き頻繁に行う。

Research Products

• [Journal Article] A Receptor-like Kinase, Related to Cell Wall Sensor of Higher Plants, is required for Sexual Reproduction in the Unicellular Charophycean Alga, Closterium peracerosum-strigosum-littorale Complex (2015)
  • Author(s): Hirano, Naoko; Marukawa, Yuka; Abe, Jun; Hashiba, Sayuri; Ichikawa, Machiko; Tanabe, Yoichi; Ito, Motomi; Nishii, Ichiro; Tsuchikane, Yuki; Sekimoto, Hiroyuki
  • Journal Title: Plant and Cell Physiology Volume: 印刷中 Pages: 印刷中
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Detailed analyses on the parthenospore formation in Closterium moniliferum (Zygnematophyceae, Charophyta). (2014)
  • Author(s): Yuki Tsuchikane, Ayaka Nakai, and Hiroyuki Sekimoto
  • Journal Title: Phycologia Volume: 53 Pages: 571-578
  • DOI: http://dx.doi.org/10.2216/14-35R1.1
  • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] ホモタリックなヒメミカヅキモにおけるCpMinus1相同遺伝子の機能解析 (2015)
  • Author(s): 土金勇樹・横山佳菜・鈴木穣・西山智明・関本弘之
  • Organizer: 日本藻類学会第39回大会
  • Place of Presentation: 九州大学（福岡県福岡市）
  • Year and Date: 2015-03-21 – 2015-03-21
• [Presentation] 自殖するミカヅキモにおける性決定遺伝子Cpminus1の機能解析 (2015)
  • Author(s): 山佳菜・関本弘之・鈴木穣・西山智明・土金勇樹
  • Organizer: 日本植物分類学会第14回大会
  • Place of Presentation: 福島大学（福島県福島市）
  • Year and Date: 2015-03-06 – 2015-03-07
• [Presentation] ヒメミカヅキモの－型細胞ゲノム特異的遺伝子CpMinus1の機能解析 (2014)
  • Author(s): 小宮あゆみ、阿部淳、川井絢子、鈴木穣、豊田敦、藤山秋佐夫、大槻涼、土金勇樹、西山智明、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] ヒメミカヅキモの性フェロモンと結合するファシクリンIタンパク質の機能解析 (2014)
  • Author(s): 市原健介、滝口若菜、原真由美、土金勇樹、阿部淳、関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Presentation] 接合藻ヒメミカヅキモにおけるホモタリズムの進化 (2014)
  • Author(s): 土金勇樹・西山智明・関本弘之
  • Organizer: 日本植物学会第78回大会
  • Place of Presentation: 明治大学（神奈川県川崎市）
  • Year and Date: 2014-09-13 – 2014-09-13
• [Book] 「Mechanism of Sexual Reproduction in Fresh Water Microalgae」 In “Reproductive Biology of Plants” (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sekimoto, Jun Abe, Yuki Tsuchikane
  • Total Pages: 380
  • Publisher: CRC Press
• [Book] 「Sexual reproduction of a unicellular charophycean alga, Closterium peracerosum-strogosum-littorale complex」 In “Sexual Reproduction in Animals and Plants” (2014)
  • Author(s): Hiroyuki Sekimoto, Yuki Tsuchikane, Jun Abe
  • Total Pages: 480
  • Publisher: Springer
• [Remarks] 土金 勇樹 (つちかね ゆうき) のウェブページ
  • URL: https://sites.google.com/site/tsuchikaneyuki/home