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光合成酸化ストレスへの対処機構の進化による細胞内共生成立過程の解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H01446
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 進化生物学
研究機関国立遺伝学研究所

研究代表者

宮城島 進也  国立遺伝学研究所, 遺伝形質研究系, 教授 (00443036)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
41,860千円 (直接経費: 32,200千円、間接経費: 9,660千円)
2019年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
2018年度: 12,610千円 (直接経費: 9,700千円、間接経費: 2,910千円)
2017年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
キーワード細胞内共生 / 光合成 / 酸化ストレス / 細胞分裂 / 葉緑体
研究成果の概要

細胞内共生による葉緑体の成立は、真核細胞による単細胞光合成生物の捕食、一時的保持(盗葉緑体および任意共生)、恒久的保持(葉緑体との絶対共生)の順に進行したと考えられている。本研究では藻食の単細胞生物、盗葉緑体性生物および葉緑体を有する単細胞真核藻類を用い、共生進化の各段階にある生物群が、光合成によって生じる酸化ストレスにどのように対応しているのかを解析した。その結果、植物や藻類に存在する光合成酸化ストレスを軽減する機構の少なくとも一部は、葉緑体が成立するよりも遙か前の、捕食・被食段階および一時的な共生関係の段階から順次獲得されてきたことが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

光合成酸化ストレスへの対処機構は、すでに葉緑体との絶対共生関係を確立させている真核藻類・植物においての研究例があったが、本研究により、捕食―被食関係の段階においても真核藻類・植物に見られる機構の一部が成立していたことが初めて明らかとなった。また、これまでほとんど不明であった細胞内共生進化の初期段階について、絶対共生関係を構築するために必要な機構や遺伝子群を、宿主細胞が捕食―被食関係の段階から漸進的に獲得したという知見が得られた。これらの結果は、細胞内共生進化を理解するために重要な、これまでになかった視点からの発見である。

報告書

(4件)
  • 2020 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 2017 実績報告書
  • 研究成果

    (16件)

すべて 2019 2018 2017

すべて 雑誌論文 (5件) (うち査読あり 5件、 オープンアクセス 5件) 学会発表 (11件) (うち国際学会 1件、 招待講演 10件)

  • [雑誌論文] Responses of unicellular predators to cope with the phototoxicity of photosynthetic prey.2019

    • 著者名/発表者名
      Uzuka, A., Kobayashi, Y., Onuma, R., Hirooka, S., Kanesaki, Y., Yoshikawa, H., Fujiwara, T., Miyagishima, S.
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41467-019-13568-6

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Day/night separation of oxygenic energy metabolism and nuclear DNA replication in the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Miyagishima, S., Era, A., Hasunuma, T., Matsuda, M., Hirooka, S., Sumiya, N., Kondo, A., Fujiwara, T.
    • 雑誌名

      mBio

      巻: 10 号: 4

    • DOI

      10.1128/mbio.00833-19

    • NAID

      120006733160

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Integration of a Galdieria plasma membrane sugar transporter enables heterotrophic growth of the obligate photoautotrophic red alga Cynanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara Takayuki、Hirooka Shunsuke、Mukai Mizuna、Ohbayashi Ryudo、kanesaki Yu、Watanabe Satoru、Miyagishima Shin-ya
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: 3 号: 4

    • DOI

      10.1002/pld3.134

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Integration of a Galdieria plasma membrane sugar transporter enables heterotrophic growth of the obligate photoautotrophic red alga Cynanidioschyzon merolae2019

    • 著者名/発表者名
      Fujiwara, T., Hirooka, S., Mukai, M., Ohbayashi, R., kanesaki, Y., Watanabe, S., and Miyagishima, S.
    • 雑誌名

      Plant Direct

      巻: in press

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Acidophilic green algal genome provides insights into adaptation to an acidic environment2017

    • 著者名/発表者名
      Hirooka, S., Hirose, Y., Kanesaki, Y., Higuchi, S., Fujiwara, T., Onuma, R., Era, A., Ohbayashi, R., Uzuka, A., Nozaki, H., Yoshikawa, H., and Miyagishima, S.
    • 雑誌名

      Proc. Natl. Acad. Sci. USA.

      巻: 114 号: 39

    • DOI

      10.1073/pnas.1707072114

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 藻食単細生物における餌の光毒性に対する対処機構2019

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也,宇塚 明洋,小林 優介,大沼 亮,廣岡 俊亮,藤原 崇之
    • 学会等名
      日本植物学会第83回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 細胞内共生による光合成真核生物の成立と光合成の毒性への対処2019

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      第13回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内共生と光合成生物の進化・多様化2018

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      第51回日本原生生物学会公開シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cyanidiales for interdisciplinary and international studies2018

    • 著者名/発表者名
      Shin-ya Miyagishima
    • 学会等名
      International Symposium: Cyanidioschyzon merolae as an arising model for unicellular eukaryotes
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 細胞内共生による葉緑体の獲得光合成の毒性による制約2018

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ミトコンドリアと葉緑体のようなエネルギー変換器はどの様に誕生したか-微細藻類を用いて細胞内共生による生命進化を探る2018

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      大隅基礎科学創成財団 第三回創発セミナー
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 細胞内共生に関する基礎研究と 産業利用に向けた研究における微細藻類の利用2017

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      ナショナルリソースプロジェクト公開成果報告会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真核宿主細胞と細胞内共生体由来オルガネラの協調増殖機構2017

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      第17回名古屋大学遺伝子実験施設公開セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真核細胞と葉緑体・光合成性細胞内共生体の協調増殖機構2017

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      2017年度生命科学系学会合同年次大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真核宿主細胞と細胞内共生オルガネラの協調増殖機2017

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      日本進化学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 真核細胞と葉緑体・光合成性細胞内共生体の時間分業による協調増殖機構2017

    • 著者名/発表者名
      宮城島 進也
    • 学会等名
      生物リズム若手研究者の集い2017
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2022-01-27  

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