研究課題
基盤研究(B)
我々が普段目にする陸上植物は、どのようにして陸上に進出できたのだろうか？この問いに対して完全な答えはいまだに見つかっていません。植物を代表とする光合成生物の陸上進出は、現在の地球の生物多様性の礎になった一大イベントです。しかし、その中心的役割を果たしたとも言える紫外線応答・耐性メカニズムに関する知見は多くありません。事実、紫外線応答・耐性メカニズムは、現在に至るまで様々な生物で保存されている生理現象である一方、その獲得過程・起源については分かっていません。このような状況を打破するために、本研究では水圏の光合成生物である緑藻類に着目し、光合成生物の紫外線応答の起源・分子進化の解明を試みます。
本研究では「光合成生物の陸上進出（ブレークスルー）の謎に迫るため、水圏光合成生物における紫外線（UV-A）応答・耐性因子を探索する。具体的には、陸上植物と共通祖先を持ち地球上のあらゆる場所に生息する“部分的に陸上化を果たした光合成生物”とも言える緑藻種を用い、その紫外線応答・耐性の分子メカニズムの解明を目的とした。研究実績として、緑藻の紫外線応答遺伝子を利用し、生物発光を指標とした大規模スクリーニング系を構築・実施した。2万以上の以上の形質転換体のスクリーニングを完了し、興味深い表現型を示す変異体を複数取得することができた。また、得られた変異体について原因遺伝子の同定および表現型解析を進めているところである。これに加えて、大規模スクリーニングと並行して、紫外線応答に伴うゲノムワイドな遺伝子転写量、転写開始点変化の解析を行うことで、緑藻野生株における紫外線応答に特化した転写量・転写開始点変化を示す遺伝子群のカタログ化を完了させることができた。これにより、当初の研究計画で着目していた遺伝子転写量の変動のみならず、転写開始点が変化する遺伝子まで範囲を拡大しつつ、緑藻の紫外線応答機構の探索が可能となった。一方で、緑藻が持つ紫外線耐性に本質的に寄与する因子の絞り込みには至っていない。これは、紫外線照射に伴って「遺伝子の転写量変化」あるいは「タンパク質の蓄積量変化」を示す因子の数が多く、その多くが機能未知であることに起因する。今後は、これらの因子の中から、本質的に紫外線耐性に寄与する因子を以下にして絞り込むかが焦点となるため、現在新たなゲノムワイド解析手法を開発しているところである。
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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