接合藻類における自殖性の平行進化の遺伝的背景

• 研究課題/領域番号: 17K15165
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 千葉大学
• 研究代表者: 土松 隆志 千葉大学, 大学院理学研究院, 准教授 (60740107)
• 研究協力者: 土金 勇樹 ; 関本 弘之 ; 西山 智明 ; 川口 也和子
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2019-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2018年度)
• 配分額: 4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円); 2018年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2017年度: 2,860千円 (直接経費: 2,200千円、間接経費: 660千円)
• キーワード: 自家交配 / 比較ゲノム / 自殖 / 交配様式 / 生殖システム / 集団ゲノム

研究成果の概要

本研究では，他殖系統（ヘテロタリック系統）と自殖系統（ホモタリック系統）という生殖様式の進化的移行が種内で起きている接合藻類ヒメミカヅキモの多数の野生系統を用い，比較ゲノム解析を行った．その結果，生殖様式の転換が複数回起きていること，ゲノムサイズは系統間で大幅に異なること，ホモタリック系統では多くの大規模な重複領域が存在すること，有害な可能性の高い突然変異がホモタリック系統の重複領域において多く蓄積していることなどが明らかになった．

研究成果の学術的意義や社会的意義

自殖の進化は，何度も繰り返し起きた平行進化の好例である．繰り返し起きた自殖がどのような遺伝メカニズムにより生じ，ゲノムにどのような影響を与えるのかといった問題については，今まで被子植物における研究が主だった．本研究で，接合藻類ヒメミカヅキモにおける自殖進化の遺伝的背景を研究する基盤が整ったことで，自殖の平行進化をより広い分類群で解明し，適応進化にみられる普遍性を検討することができるようになると考えられる．

研究成果

• [雑誌論文] Exploring genetic diversity and signatures of horizontal gene transfer in nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments (2019)
  • 著者名/発表者名: Bamba, M., Aoki, S., Kajita, T., Setoguchi H., Watano, Y., Sato, S., and Tsuchimatsu, T.
  • 雑誌名: Molecular Plant-Microbe Interactions 巻: 印刷中 号: 9 ページ: 1110-1120
  • DOI: 10.1094/mpmi-02-19-0039-r
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Plant adaptation and speciation studied by population genomic approaches (2019)
  • 著者名/発表者名: Bamba Masaru、Kawaguchi Yawako W.、Tsuchimatsu Takashi
  • 雑誌名: Development, Growth & Differentiation 巻: 61 号: 1 ページ: 12-24
  • DOI: 10.1111/dgd.12578
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 集団ゲノミクスが解き明かす植物進化のダイナミクス (2018)
  • 著者名/発表者名: TSUCHIMATSU Takashi
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 56 号: 5 ページ: 317-323
  • DOI: 10.1271/kagakutoseibutsu.56.317
  • NAID: 130007635167
  • ISSN: 0453-073X, 1883-6852
  • 年月日: 2018-04-20
  • 査読あり
• [雑誌論文] NLR locus-mediated trade-off between abiotic and biotic stress adaptation in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Ariga Hirotaka、Katori Taku、Tsuchimatsu Takashi、Hirase Taishi et al.
  • 雑誌名: Nature Plants 巻: 3 号: 6 ページ: 17072-17072
  • DOI: 10.1038/nplants.2017.72
  • NAID: 120006309713
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] African genomes illuminate the early history and transition to selfing inArabidopsis thaliana (2017)
  • 著者名/発表者名: Durvasula Arun、Fulgione Andrea、Gutaker Rafal M.、Alacakaptan Selen Irez、Flood Pedraic J.、Neto Celia、Tsuchimatsu Takashi、Burbano Hernan A.、Pico F. Xavier、Alonso-Blanco Carlos、Hancock Angela M.
  • 雑誌名: PNAS 巻: 114 号: 20 ページ: 5213-5218
  • DOI: 10.1073/pnas.1616736114
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Patterns of polymorphism at the self-incompatibility locus in 1,083 Arabidopsis thaliana genomes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu, T., Goubet, P.M., Gallina, S., Holl, A.C., Fobis-Loisy, I., Berges, H., Marande, W., Prat, E., Meng, D., Long, Q., Platzer, A., Nordborg, M., Vekemans, X., Castric, V.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 印刷中 号: 8 ページ: 1878-1889
  • DOI: 10.1093/molbev/msx122
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Genome sequencing reveals the origin of the allotetraploid Arabidopsis suecica. (2017)
  • 著者名/発表者名: Novikova, P.Y., Tsuchimatsu, T., Simon, S., Nizhynska, V., Voronin, V., Burns, R., Fedorenko, O.M., Holm, S., Sall, T., Prat, E., Marande, W., Castric, V. and Nordborg, M.
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 34 ページ: 957-968
  • DOI: 10.1093/molbev/msw299
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 集団ゲノミクスからさぐる植物の進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 雑誌名: 領域融合レビュー 巻: 6 ページ: e006
  • DOI: 10.7875/leading.author.6.e006
  • 査読あり
• [学会発表] 自家受精の平行進化のゲノム基盤 (2019)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 神戸大学大学院農学研究科インターゲノミクスセミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 植物の適応形質のゲノム科学 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 京都大学生態学研究センター研究集会「異なるマクロ生物学分野のインタープレイ」
  • 招待講演
• [学会発表] アブラナ科植物における自家不和合性と自家受精の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 日本育種学会ワークショップ「アブラナ科植物における自家不和合性研究の最前線と育種現場での利用」
  • 招待講演
• [学会発表] 南米産ペチュニア属植物の自家和合系統を用いたS遺伝子座の配列解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本奈緒子，渡辺均，上原浩一，土松隆志
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 接合藻ヒメミカヅキモ種内系統間にみられるゲノム構造の変異：生殖様式の進化との関連 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口也和子，土金勇樹，西山智明，関本弘之，土松隆志
  • 学会等名: 日本植物学会
• [学会発表] 植物における自家不和合性と自家受精の進化：アブラナ科・ナス科植物を例に (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会シンポジウム「生態発生進化」
  • 招待講演
• [学会発表] 南米産ペチュニア属植物を用いた自家不和合性遺伝子座配列解析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 坂本奈緒子，渡辺均，上原浩一，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 2種類の生殖様式を持つ接合藻ヒメミカヅキモにおけるゲノム構造の系統間比較 (2018)
  • 著者名/発表者名: 川口也和子，土金勇樹，西山智明，関本弘之，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] 全ゲノム配列解析と交互接種実験から探るマメ科植物-根粒菌間の共生特異性の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 番場大，青木誠志朗，梶田忠，瀬戸口浩彰，綿野泰行，佐藤修正，土松隆志
  • 学会等名: 日本進化学会
• [学会発表] Diversity and horizontal gene transfer of nodule bacteria associated with Lotus japonicus in natural environments (2018)
  • 著者名/発表者名: Bamba, M., Aoki, S., Kajita, T., Watano, Y., Setoguchi, H., Sato, S., Tsuchimatsu, T.
  • 学会等名: Annual Meeting of the Society for Molecular Biology and Evolution
  • 国際学会
• [学会発表] 植物における自家不和合性と自家受精の進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松隆志
  • 学会等名: 遺伝学研究所研究会「マクロ生態学と遺伝学の融合」
  • 招待講演
• [学会発表] ゲノムから探るシロイヌナズナにおける生殖システムの進化 (2018)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 総合研究大学院大学 先導科学考究
  • 招待講演
• [学会発表] シロイヌナズナの集団ゲノムデータから探る生殖システムの進化 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 東北大学 第117回生態適応セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 集団ゲノミクスから探る生殖システムの進化：シロイヌナズナを例に (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 学会等名: 東京大学大学院理学系研究科生物科学セミナー
  • 招待講演
• [学会発表] 1001ゲノムデータから探るシロイヌナズナ自家不和合性遺伝子座の進化過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志，Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric
  • 学会等名: 日本植物学会第81回大会
• [学会発表] リシーケンスデータから探るシロイヌナズナ自家不和合性遺伝子座の進化過程 (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志，Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric, V
  • 学会等名: 日本進化学会第19回大会
• [学会発表] Population genomics reveals the mating system evolution in Arabidopsis (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu T
  • 学会等名: The 5th International Symposium “Frontier Science in Ecology, Genetics and Genomics
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Patterns of polymorphism at the self-incompatibility locus in 1,083 Arabidopsis thaliana genomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Tsuchimatsu T, Goubet PM, Nordborg M, Vekemans X, Castric, V
  • 学会等名: Cold Spring Harbor Asia Conference on Plant Cell and Developmental Biology
  • 国際学会
• [図書] 分子生物学 (2018)
  • 著者名/発表者名: J. Zlatanova、K. E. van Holde、田村 隆明
  • 総ページ数: 608
  • 出版者: 東京化学同人
  • ISBN: 9784807909490
• [図書] 植物はなぜ自家受精をするのか (2017)
  • 著者名/発表者名: 土松 隆志
  • 総ページ数: 170
  • 出版者: 慶應義塾大学出版会
  • ISBN: 4766422996
• [図書] 科学の最前線を歩く (2017)
  • 著者名/発表者名: 東京大学教養学部
  • 総ページ数: 291
  • 出版者: 白水社
  • ISBN: 4560095639
• [備考] Tsuchimatsu Lab
  • URL: https://tsuchimatsu.wordpress.com
• [備考] Tsuchimatsu Lab
  • URL: https://tsuchimatsu.wordpress.com/