2014 Fiscal Year Research-status Report
進化的特徴の類似に基づくマメ-根粒菌共生遺伝子のゲノム網羅的計算推定と実験検証
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26660057
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
青木 誠志郎 東京大学, 総合文化研究科, 学術研究員 (10334301)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 元己 東京大学, 総合文化研究科, 教授 (00193524)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 進化 / 生物情報学 / 系統学 / 植物生理学 / 多様性 / 分子進化 / 共生 / 植物-微生物相互作用 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
相利共生においては自己資源の利他的な振り分けが必須であり、より速く大量の自己複製を目指すハウスキーピング遺伝子の理想とは対照的に、共生相手からの見返りとリンクした共進化が、共生遺伝子に働くと考えられている。このため共生遺伝子は他の遺伝子とは異なる分子進化的特徴をもつことが予測されている。しかしながら数万を超えるゲノム計画が進み莫大な配列情報が蓄積する現在にも拘らず、DNA配列からの機能予測は、従来の「配列類似性による遺伝子機能推定」よりも優れた、ゲノム情報のインフォマティクス解析はほとんどない。そこで我々は新しく『進化的特徴の類似性に基づく遺伝子機能推定法』を開発することにより、機能進化ゲノミクス解析を展開ようと考えた。2014年度は特に、計算的アプローチを中心に行い、バクテリアゲノム数百種を用いた遺伝子クラスタリングと推定プログラムの開発に、特に重点を置いた。その結果、大規模ゲノム比較による根粒菌に特徴的な遺伝子の推定法について、新しい方法の開発に成功した。2013年に発表した系統プロファイリング法を用いた解析では、根粒菌になる前の根粒菌祖先が、自分の持たない遺伝子の水平伝播により、根粒形成機能を手に入れる場合を考えて遺伝子推定を行っていた。それに対し、2014年度の本研究では、事前に祖先がその遺伝子を持つ持たないに関わらず、入手した可能性のある共生遺伝子の推定法を開発した。これにより、2013年に発表した論文では見つからなかった、新たな根粒形成遺伝子の発見に成功した。
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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
本学生物情報科学科の岩崎渉先生の協力を仰ぎ、生物情報学的視点から新しい研究手法を取り入れ、当初に計画していたよりも多様な共生遺伝子の推定ができる可能性が出てきたため
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| Strategy for Future Research Activity |
2014年度に行った生物情報学的視点を伴った統計学的手法に加え、分子系統学的手法を取り込んだ方法を用いて、進化学的に見て根粒共生系に関係の深いことがより強く示唆される遺伝子の、推定を行う。マメ－根粒菌相利共生系に関わることが推定できた遺伝子について、その分子進化について調べるとともに、配列の性質の情報学的解析/ネットワーク解析/ゲノム上の位置情報解析/Gene ontology解析/機能解析を行う。それら全てを総合して論文発表を行う。
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| Causes of Carryover |
情報学的な解析とゲノム解析の進んでいない分類群に属する新しい根粒菌の入手を主に進め、計画当初に考えていた実験的解析を次年度におこなうことにしたため
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新しい根粒菌のゲノム解析および生理実験を行う。また高性能のコンピューターの購入を行う計画である。
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