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卵生殖出現をボルボックス系列緑藻で解明する性分化機構の進化発生学

研究課題

研究課題/領域番号 20K06766
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分45020:進化生物学関連
研究機関中央大学

研究代表者

浜地 貴志  中央大学, 研究開発機構, 専任研究員 (10784556)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
キーワード性分化 / クラミドモナス / ボルボックス / 転写因子 / RWP-RKドメイン / 有性生殖 / 性決定 / 進化発生学 / 緑藻 / 雌雄性 / ゲノム編集
研究開始時の研究の概要

雌雄二極化の鍵である「ボルボックス系列緑藻性決定因子MIDの有無がどのように、どの遺伝子を発現誘導/抑制することで性分化を生じるのか」というコア分子基盤動態は、未だ未解明である。同型配偶クラミドモナスの性分化制御機構と被制御遺伝子群全体を包括する性分化分子機構を明らかにし、同型配偶・異型配偶・卵生殖がすべて近縁な系統群に現存するすべてボルボックス系列緑藻全体で既に得られている比較ゲノム学的資源を直ちに応用して機能実証を試みることにより、ついに精子と卵の二極化をもたらした分子基盤が解明できると考えた。

研究成果の概要

同型配偶クラミドモナスと卵生殖ボルボックスの有性生殖において、性決定遺伝子MIDの有無によって配偶子の遺伝子発現プロファイルが変化することは知られていたが、その分子基盤は不明であった。本研究ではMIDと相互作用する因子VSR1を同定し、さらにVSR1がMIDの非存在化ではVSR1自身と相互作用してホモダイマーを形成することが示された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

同型配偶クラミドモナスにおいて1994年に性決定領域ならびに1997年にマイナス・オス性決定転写因子MIDが同定されて以来じつに30年近い年月にわたり一切不明であった、ボルボックス系列緑藻の性決定にかかわる遺伝子制御の分子基盤の実体が本VSR1の発見によりついに解明されたと信ずる。この結果はむしろ今後、どのような遺伝子群の発現が「性の実質」であるかを明らかにするためのスタートラインに立つものとして位置づけうるだろう。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (10件)

すべて 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (3件) (うち国際学会 1件)

  • [国際共同研究] ドナルド・ダンフォース植物科学センター(米国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] ドナルド・ダンフォース植物科学センター(米国)

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ドナルド・ダンフォース植物科学センター(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [雑誌論文] HBD1 protein with a tandem repeat of two HMG-box domains is a DNA clip to organize chloroplast nucleoids in <i>Chlamydomonas reinhardtii</i>2021

    • 著者名/発表者名
      Takusagawa Mari、Kobayashi Yusuke、Fukao Yoichiro、Hidaka Kumi、Endo Masayuki、Sugiyama Hiroshi、Hamaji Takashi、Kato Yoshinobu、Miyakawa Isamu、Misumi Osami、Shikanai Toshiharu、Nishimura Yoshiki
    • 雑誌名

      Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 20 ページ: 463-475

    • DOI

      10.1073/pnas.2021053118

    • NAID

      120007035840

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Three genomes in the algal genus Volvox reveal the fate of a haploid sex-determining region after a transition to homothallism2021

    • 著者名/発表者名
      Kayoko Yamamoto, Takashi Hamaji, Hiroko Kawai-Toyooka, Ryo Matsuzaki, Fumio Takahashi, Yoshiki Nishimura, Masanobu Kawachi, Hideki Noguchi, Yohei Minakuchi, James G. Umen, Atsushi Toyoda, Hisayoshi Nozaki
    • 雑誌名

      The Proceedings of the National Academy of Sciences

      巻: 118 号: 21

    • DOI

      10.1073/pnas.2100712118

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Three sex phenotypes in a haploid algal species give insights into the evolutionary transition to a self-compatible mating system2021

    • 著者名/発表者名
      Kohei Takahashi, Hiroko Kawai-Toyooka, Ryo Ootsuki, Takashi Hamaji, Yuki Tsuchikane, Hiroyuki Sekimoto, Tetsuya Higashiyama, Hisayoshi Nozaki
    • 雑誌名

      Evolution

      巻: 75 号: 11 ページ: 2984-2993

    • DOI

      10.1111/evo.14306

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Holliday Junction Resolvase MOC1 Maintains Plastid and Mitochondrial Genome Integrity in Algae and Bryophytes2020

    • 著者名/発表者名
      Kobayashi Yusuke、Odahara Masaki、Sekine Yasuhiko、Hamaji Takashi、Fujiwara Sumire、Nishimura Yoshiki、Miyagishima Shin-ya
    • 雑誌名

      Plant Physiology

      巻: 184 号: 4 ページ: 1870-1883

    • DOI

      10.1104/pp.20.00763

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A conserved RWP-RK transcription factor VSR1 controls gametic differentiation in volvocine algae2022

    • 著者名/発表者名
      Sa Geng, Takashi Hamaji, Patrick J. Ferris, Minglu Gao, Yoshiki Nishimura, James G. Umen
    • 学会等名
      International Volvox Conference 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 陸上植物系統において真核生物型DNAリガーゼIが葉緑体局在を獲得した分子基盤2020

    • 著者名/発表者名
      浜地貴志, 小林優介, 山岡尚平, 鹿内利治, 西村芳樹
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 3つの性表現型を持つ緑藻ボルボックス系列Pleodorina starriiの性決定機構の解析2020

    • 著者名/発表者名
      高橋昂平, 豊岡博子, 大槻涼, 浜地貴志, 東山哲也, 野崎久義
    • 学会等名
      日本植物学会第84回大会(オンライン)
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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