| 研究課題/領域番号 |
18K19173
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| 研究種目 |
挑戦的研究(萌芽)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 審査区分 |
中区分38:農芸化学およびその関連分野
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| 研究機関 | 名古屋大学 |
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研究代表者 |
藤田 祐一 名古屋大学, 生命農学研究科, 教授 (80222264)
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| 研究分担者 |
井原 邦夫 名古屋大学, 遺伝子実験施設, 准教授 (90223297)
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| 研究期間 (年度) |
2018-06-29 – 2022-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2021年度)
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| 配分額 *注記 |
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
2018年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
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| キーワード | 光合成 / シアノバクテリア / 適応進化 / 光合成独立栄養 / 従属栄養 / パートナースイッチングシステム / 従属栄養生育 / ストレス応答 / パートナースウィッチングシステム / アンチシグマ因子 / ゲノムリシーケンス / トランスポゾン / ゲノム / 緑藻 / 共生 |
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| 研究成果の概要 |
酸素発生型光合成生物において光合成能力が喪失する進化の過程を観察するために、暗所でもグルコースをエネルギー源と炭素源として生育する従属栄養生育能力をもつシアノバクテリアLeptolyngbya boryanaを、長期にわたり完全暗所従属栄養条件で継代培養することで、光合成的生育の能力が著しく低下もしくは失われた暗所適応株を単離した。ゲノム解析の結果、多くの株でセリンホスファターゼRsbU遺伝子に多様な変異を有していた。L. boryanaでは、RsbUを含むパートナースイッチングシステムにより光合成栄養条件と従属栄養条件に適した遺伝子発現プロファイルに切り替えていることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
被子植物を始め酸素発生型光合成生物において光合成能力を喪失した系統が多数認められる。このような生物が、光合成能を失い従属栄養的生育のみの生活様式を取るように転換していった進化の過程を観察した事例はない。本研究では、その進化過程を実験室において半年から4年間という時間スケールで観察し、以下のような進化経路を再現した。すなわち、まず、光合成栄養と従属栄養に適した遺伝子発現を調整する遺伝子制御系に変異が生じ、より暗所従属栄養条件への適応を進め、同時に光合成独立栄養能を大幅に低下させる。その後、光合成能力を失う変異の蓄積を許容する。このような光合成機能喪失の進化を初めて具体的に観察したことは意義深い。
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