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非光合成生物の光適応進化の全容解明

研究課題

研究課題/領域番号 17H03723
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 生物多様性・分類
研究機関独立行政法人国立科学博物館

研究代表者

谷藤 吾朗  独立行政法人国立科学博物館, 動物研究部, 研究主幹 (70438480)

研究分担者 柏山 祐一郎  福井工業大学, 環境情報学部, 教授 (00611782)
神川 龍馬  京都大学, 農学研究科, 准教授 (40627634)
稲垣 祐司  筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (50387958)
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
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2020年度: 2,600千円 (直接経費: 2,000千円、間接経費: 600千円)
2019年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2018年度: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円)
2017年度: 6,760千円 (直接経費: 5,200千円、間接経費: 1,560千円)
キーワード非光合成葉緑体 / 比較ゲノム / 光応答 / クリプト生物 / 進化
研究成果の概要

光合成能力を二次的に消失した単細胞生物であるクリプト生物(Cryptomonas sp.)のゲノム解析と、光応答機能のサーベイを行なった。光合成近縁株との比較ゲノム解析から、本株は光合成機能が単純に衰退したのではなく、ゲノムサイズ増大が起こっていることが明らかになった。また、葉緑体ゲノムでは光化学系の遺伝子を消失している一方でクロロフィル合成系遺伝子の一部が残存することと、同様に核ゲノムにも光合成関連遺伝子が残存することが明らかになった。光応答実験の成果から光条件に依存する物質の同定を行なった。それらのそれらの主成果については現在投稿準備中であるが、関連する研究成果を複数公表した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

葉緑体の機能は光合成だけではない。それはマラリア原虫や寄生性植物などが光合成を失っても非光合成葉緑体を維持していることからも明らかである。また、一見有利な形質に見える光合成が、生物にとって必ずしも良い面だけを面だけをもつとも言い切れない。本研究は従来あまり議論されてこなかった、非光合成の葉緑体に残存する従来“光合成以外の機能が想定されてこなかった”遺伝子機能に注目した。この点は独創的と言え、既知と思われている遺伝子の新たな機能探索は今後の生態学、光合成学及び育種などにも波及する可能性がある。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   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

    (25件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (9件) 雑誌論文 (8件) (うち国際共著 4件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Dalhousie University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Philipps University of Marburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Université de Lille(フランス)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] Dalhousie University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Station Biologique de Roscoff(フランス)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Natl. Inst. of Water and Atmospheric Res(ニュージーランド)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Institute of Hydrobiology(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [国際共同研究] Dalhousie University(カナダ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [国際共同研究] Philipps-Universitat Marburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] Putative genome features of relic green alga-derived nuclei in dinoflagellates and future perspectives as model organisms2020

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Takuro、Takahashi Kazuya、Kamikawa Ryoma、Iwataki Mitsunori、Inagaki Yuji、Tanifuji Goro
    • 雑誌名

      Communicative & Integrative Biology

      巻: 13 号: 1 ページ: 84-88

    • DOI

      10.1080/19420889.2020.1776568

    • NAID

      120007132514

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Inventory and Evolution of Mitochondrion-localized Family A DNA Polymerases in Euglenozoa2020

    • 著者名/発表者名
      Ryo Harada, Yoshihisa Hirakawa, Akinori Yabuki, Yuichiro, Kashiyama, Moe Maruyama, Onuma Ryo, Petr Soukal, Shinya Miyagishima, Vladimir Hampl, Goro Tanifuji, Yuji Inagaki
    • 雑誌名

      Pathogens

      巻: 9 号: 4 ページ: 257-257

    • DOI

      10.3390/pathogens9040257

    • NAID

      120007127758

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Comparative plastid genomics of Cryptomonas species reveals fine-scale genomic responses to loss of photosynthesis2020

    • 著者名/発表者名
      Goro Tanifuji, Ryoma Kamikawa, Christa E Moore, Tyler Mills, Naoko T Onodera, Yuichiro Kashiyama, John M Archibald, Yuji Inagaki, Tetsuo Hashimoto
    • 雑誌名

      Genome Biology and Evolution

      巻: 12 号: 2 ページ: 3926-3937

    • DOI

      10.1093/gbe/evaa001

    • NAID

      120007132768

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Dinoflagellates with relic endosymbiont nuclei as models for elucidating organellogenesis2020

    • 著者名/発表者名
      Chihiro Sarai, Goro Tanifuji, Takuro Nakayama, Ryoma Kamikawa, Kazuo Takahashi, Euki Yazaki, Eriko Matsuo, Ken-ichiro Ishida, Mitsuhisa Iwataki, Yuji Inagaki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America

      巻: 117 号: 10 ページ: 5364-5375

    • DOI

      10.1073/pnas.1911884117

    • 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] Taming chlorophylls allowed eukaryotes to prosper on the oxygenated Earth.2019

    • 著者名/発表者名
      Kashiyama Y, Yokoyama A, Shiratori T, Bachy C, Gutierrez-Rodriguez A, Not F, Hess S, Wang M, Chen M, Gong Y, Seto K, Kagami M, Hamamoto Y, Honda D, Umetani T, Shihongi A, Kayama M, Matsuda T, Taira J, Yabuki A, Tsuchiya M, Hirakawa Y, Kawaguchi A, Nomura M, Nakamura A, Namba N, Matsumoto M, Tanaka T, Yoshino T et al.
    • 雑誌名

      The ISME journal

      巻: - 号: 8 ページ: 1-12

    • DOI

      10.1038/s41396-019-0377-0

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] ヌクレオモルフ・ゲノミクス. 二次細胞内共生に伴うゲノム再編2017

    • 著者名/発表者名
      谷藤吾朗
    • 雑誌名

      藻類

      巻: 65 ページ: 100-102

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
  • [雑誌論文] A Non-photosynthetic Diatom Reveals Early Steps of Reductive Evolution in Plastids2017

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R, Moog D, Zauner S, Tanifuji G, Ishida K, Miyashita H, Mayama S, Hashimoto T, Maier UG, Archibald JM, Inagaki Y
    • 雑誌名

      Molecular Biology and Evolution

      巻: 34 号: 9 ページ: 2355-2366

    • DOI

      10.1093/molbev/msx172

    • 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 / 国際共著
  • [雑誌論文] Cryptomonads: A Model Organism Sheds Light on the Evolutionary History of Genome Reorganization in Secondary Endosymbioses2017

    • 著者名/発表者名
      Tanifuji Goro、Onodera Naoko T.
    • 雑誌名

      Secondary Endosymbioses

      巻: 84 ページ: 263-320

    • DOI

      10.1016/bs.abr.2017.06.005

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] Non-photosynthetic Cryptomonas has carbon fixation machinery?2019

    • 著者名/発表者名
      Tanifuji Goro、Akinori Yabuki, Ito Motoo, Motono Yuki, Nomaki Hidetaka, Ishitani Yoshiyuki, Kamikawa Ryoma、Kashiyama Yuichiro
    • 学会等名
      VIII Eropean Congress of Protistology - ISOP Joint meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome analysis of a symbiotic nitrogen-fixing cyanobacterium in a pelagic dinoflagellate, Histioneis depressa.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Takuro, Takano Yoshihito, Nomura Mami, Shiba Kogiku, Inaba Kazuo, Tanifuji Goro, Inagaki Yuji, Kawata Masakado
    • 学会等名
      VIII Eropean Congress of Protistology - ISOP Joint meeting
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Intracellular evolution through loss of photosynthesis and adaptation to a heterotrophic lifestyle revealed by the complete genome analysis of a non-photosynthetic diatom.2019

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa Ryoma, Nakayama Takuro, Moog Daniel, Fujiwara Takayuki, Onuma Ryo, Miyagishima Shin-Ya, Kume Keitaro, Cenci Ugo, Henrissat Bernard, Oyama Kaori, Kato Misako, Miyashita Hideaki, Tanifuji Goro, Tanizawa Yasuhiro, Mochizuki Takako, Sakamoto Mika, Nakamura Yasukazu
    • 学会等名
      The 14th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Genome analysis of a symbiotic nitrogen-fixing cyanobacterium in a pelagic dinoflagellate, Histioneis depressa.2019

    • 著者名/発表者名
      Nakayama Takuro, Takano Yoshihito, Nomura Mami, Shiba Kogiku, Inaba Kazuo, Tanifuji Goro, Inagaki Yuji, Kawata Masakado
    • 学会等名
      The 6th CWRU-TOHOKU Joint Symposium on Data Science in Life Science and Engineering.
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] Comparative genomics of photosynthetic and non-photosynthetic Cryptomonas (Cryptophyta) species.2018

    • 著者名/発表者名
      Tanifuji, G., R. Kamikawa, C. E. Moore, T. Mills, N. T. Onodera, J. M. Archibald, Y. Inagaki and T. Hashimoto.
    • 学会等名
      International Society for evolutionary protistology
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] The smoking gun -共生体痕跡核の示すもの-2017

    • 著者名/発表者名
      谷藤吾朗
    • 学会等名
      第1回日本共生生物学会・第50回日本原生生物学会合同大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Web of life, 真核-真核の細胞内共生がもたらした生物多様性2017

    • 著者名/発表者名
      谷藤吾朗
    • 学会等名
      第19回日本進化学会大会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ヌクレオモルフ研究10年の進歩 -わかったこと,わからないこと,そして今後-.2017

    • 著者名/発表者名
      谷藤吾朗
    • 学会等名
      日本藻類学会第41回大会
    • 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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