• 研究課題をさがす
  • 研究者をさがす
  • KAKENの使い方
  1. 前のページに戻る

“光によらない”葉緑体の炭酸同化能力と進化的原動力を紐解く

研究課題

研究課題/領域番号 23K21334
補助金の研究課題番号 21H02554 (2021-2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2021-2023)
応募区分一般
審査区分 小区分45030:多様性生物学および分類学関連
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 蓮沼 誠久  神戸大学, 先端バイオ工学研究センター, 教授 (20529606)
矢吹 彬憲  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋生物環境影響研究センター), グループリーダー (20711104)
伊藤 元雄  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 調査役 (40606109)
研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
17,160千円 (直接経費: 13,200千円、間接経費: 3,960千円)
2025年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 2,730千円 (直接経費: 2,100千円、間接経費: 630千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード非光合成葉緑体 / 炭酸同化 / 比較ゲノム / クリプト生物 / 進化
研究開始時の研究の概要

非光合成にも関わらず炭酸同化を行い無機培地で増殖する真核生物を見出した。そこで本研究ではその背後にある分子機構を解明する。安定同位体を用いたトレーサー実験により1)詳細な培養実験と透過型電子顕微鏡、超高解像度二次イオン質量分析機による炭酸同化物の細胞内局在・動態解析、2)同位体メタロボーム解析を行い、炭酸同化物の位置情報と代謝物の情報を組み合わせ、炭酸同化の代謝経路を明らかにする。加えて、3)全遺伝子発現解析、近縁種との比較ゲノム解析により、上記代謝経路の遺伝的背景を補強し、未知の有機物合成経路を生み出した進化多様性原動力、特にエネルギー源の推定を行う。

研究実績の概要

非光合成にも関わらず炭酸同化を行い無機培地で増殖する真核生物を見出したことから、その背後にある分子機構を解明することを目的とする。安定同位体を用いたトレーサー実 験により1)詳細な培養実験と透過型電子顕微鏡、超高解像度二次イオン質量分析機による炭酸同化物の細胞内局在・動態解 析、2)同位体メタロボーム解析を行い、炭酸同化物の位置情報と代謝物の情報を組み合わせ、炭酸同化の代謝経路を明らかにする。加えて、3)全遺伝子発現 解析、近縁種との比較ゲノム解析により、上記代謝経路の遺伝的背景を補強し、未知の有機物合成経路を生み出した進化多様性原動力の推定を行う。 前年度までに,ゲノム・全遺伝子配列の取得と詳細な培養実験,細胞バルクでの13Cトレーサー検出を行い、また超高解像度二次イオン質量分析(nanoSIMS)、同位 体メタロボーム解析の方法論を確立した。R5年度までにnanoSIMS解析で,単一細胞内での13Cの局在性を確認した。同位体メタロボーム解析では,当初予定していた キャピラリ電気泳動(CE)+質量選択検出(MS)に加え、化合物検出における網羅性は低いがより感度の高い液体クロマトグラフィー(LC)+ 質量選択検出(MS)での解析 を加え、炭酸同化反応における中間生成物から13Cトレーサーを検出した。また、それら中間生成物を触媒する酵素タンパク質群を全遺伝子発現解析データから 精査し、それらの細胞内での局在を予測した。これらの情報を組み合わせた統合解析により生命現象の全体像を捉えることを目指した。さらに、統合解析を下地とした追加実験を行い新たなデータを得た。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

概ね研究スケジュール通りに進捗している。また、当初の計画にはなかった解析も複数行われ、期待した通りにデータ取得が行われている。

今後の研究の推進方策

現在研究計画はスケジュール通りに進んでいる。計画では最初の3年で培養実験、各質量分析、ゲノム解析などを行う予定でそれらは概ね期待通りの結果を得た。本年度からは各データを組み合わせた統合解析とそれらから提起される課題に対しての追実験、検証実験がメインとなる。また、メイン成果の論文について本格化する。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Horizontally Acquired Nitrate Reductase Realized Kleptoplastic Photoautotrophy of?<i>Rapaza viridis</i>2023

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Moe、Kagamoto Tsuyoshi、Matsumoto Yuga、Onuma Ryo、Miyagishima Shin-ya、Tanifuji Goro、Nakazawa Masami、Kashiyama Yuichiro
    • 雑誌名

      Plant And Cell Physiology

      巻: 64 号: 9 ページ: 1082-1090

    • DOI

      10.1093/pcp/pcad044

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A practical assembly guideline for genomes with various levels of heterozygosity2023

    • 著者名/発表者名
      Takako Mochizuki、Mika Sakamoto、Yasuhiro Tanizawa、Takuro Nakayama、Goro Tanifuji、Ryoma Kamikawa、Yasukazu Nakamura
    • 雑誌名

      Briefings in Bioinformatics

      巻: 24(6) 号: 6

    • DOI

      10.1093/bib/bbad337

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Transcriptome data sets of free-living diplomonads, <i>Trepomonas</i> sp. and <i>Hexamita</i> sp.2023

    • 著者名/発表者名
      Kume Keitaro、Gen Tsubasa、Abe Kazutaka、Komatsuzaki Hiroshi、Yazaki Euki、Tanifuji Goro、Kamikawa Ryoma、Inagaki Yuji、Hashimoto Tetsuo
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 12 号: 12

    • DOI

      10.1128/mra.00506-23

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genome evolution of a nonparasitic secondary heterotroph, the diatom <i>Nitzschia putrida</i>2022

    • 著者名/発表者名
      Kamikawa R、Mochizuki T、Sakamoto M、Tanizawa Y、Nakayama T、Onuma R、Cenci U、Moog D、Speak S、Sarkozi K、Toseland A、van Oosterhout C、Oyama K、Kato M、Kume K、Kayama M、Azuma T、Ishii K、Miyashita H、Henrissat B、Lombard V、Win J、Kamoun S、Kashiyama Y、Mayama S、Miyagishima S、Tanifuji G、Mock T、Nakamura Y
    • 雑誌名

      Science Advances

      巻: 8 号: 17

    • DOI

      10.1126/sciadv.abi5075

    • 関連する報告書
      2022 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] Gene loss, pseudogenization, and independent genome reduction in non-photosynthetic species of Cryptomonas (Cryptophyceae) revealed by comparative nucleomorph genomics2022

    • 著者名/発表者名
      Kim Jong Im、Tanifuji Goro、Jeong Minseok、Shin Woongghi、Archibald John M.
    • 雑誌名

      BMC Biology

      巻: 20 号: 1

    • DOI

      10.1186/s12915-022-01429-6

    • 関連する報告書
      2022 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] Nitrate Assimilation Underlying Kleptoplasty2022

    • 著者名/発表者名
      Maruyama Moe、Kagamoto Tsuyoshi、Matsumoto Yuga、Onuma Ryo、Miyagishima Shin-ya、Tanifuji Goro、Nakazawa Masami、Kashiyama Yuichiro
    • 雑誌名

      BioRxiv

      巻: -

    • DOI

      10.1101/2022.12.04.518691

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [学会発表] 様々なヘテロ接合性レベルを持つゲノムで検証された実用的なアセンブリガイドライン2024

    • 著者名/発表者名
      望月孝子・坂本美佳・谷澤靖洋・中山卓郎・谷藤吾朗・神川龍馬・中村保一
    • 学会等名
      日本育種学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] ディプロモナス類の寄生虫化に伴う遺伝子レパートリーの変化:近縁自由生活種とのオルソログ比較解析2024

    • 著者名/発表者名
      久米慶太郎・若島朋幸・厳翼・岩本亮介・井上貴史・谷藤吾朗・神川龍馬・稲垣祐司・橋本哲男
    • 学会等名
      日本寄生虫学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Biosynthesis of chlorophyll-related pigments in non-photosynthetic algae2023

    • 著者名/発表者名
      Motoki Kayama・Akinori Yabuki,・Yusuke Kinoshita・ Mami Nomura,・Hideaki Miyashita・Shigeki Mayama・Goro Tanifuji・Yuichiro Kashiyama・Ryoma Kamikawa
    • 学会等名
      International Society of Protistologist
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Functional analysis of a novel candidate gene for chlorophyll catabolism conserved in a wide range of eukaryotes.2023

    • 著者名/発表者名
      Yuichiro Kashiyama・Tsuyoshi Kagamoto・Masami Nakazawa・Goro Tanifuji
    • 学会等名
      International Society of Protistologist
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 盗葉緑体生物のNitrate reductase様遺伝子の機能2022

    • 著者名/発表者名
      丸山萌・加賀本剛・谷藤吾朗・中澤昌美・柏山祐一郎
    • 学会等名
      日本光合成学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 広範な系統の真核生物に保存された新規クロロフィル代謝遺伝子候補の機能解析2022

    • 著者名/発表者名
      柏山祐一郎・中澤昌美・谷藤吾朗
    • 学会等名
      日本植物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 非光合成クリプトモナスは炭素固定能力を維持する2022

    • 著者名/発表者名
      谷藤吾朗・松田真実・吉田崇伸・矢吹彬憲・伊藤元雄・石谷佳之・野牧秀隆・神川龍馬・蓮沼誠久・柏山祐一郎
    • 学会等名
      日本寄生虫学会東日本支部大会・日本共生生物学会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 様々なヘテロ接合度の生物を用いたハプロイドセット構築のためのゲノムアセンブリ手法の評価2021

    • 著者名/発表者名
      望月孝子・坂本美佳・谷澤靖洋・中山卓郎・谷藤吾朗・神川龍馬・中村保一
    • 学会等名
      日本分子生物学会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 様々なヘテロ接合度の生物を用いたゲノムアセンブリ手法の評価2021

    • 著者名/発表者名
      望月孝子・坂本美佳・谷澤靖洋・中山卓郎・谷藤吾朗・神川龍馬・中村保一
    • 学会等名
      第4回植物インフォマティクス研究会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書

URL: 

公開日: 2021-04-28   更新日: 2024-12-25  

サービス概要 検索マニュアル よくある質問 お知らせ 利用規程 科研費による研究の帰属

Powered by NII kakenhi