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ウミウシの盗葉緑体現象に注目した遺伝子水平伝播による複合適応形質の伝播機構解明

公募研究

研究領域複合適応形質進化の遺伝子基盤解明
研究課題/領域番号 25128713
研究種目

新学術領域研究(研究領域提案型)

配分区分補助金
審査区分 生物系
研究機関基礎生物学研究所

研究代表者

前田 太郎  基礎生物学研究所, 共生システム研究部門, 特別協力研究員 (50631404)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
研究課題ステータス 完了 (2014年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2014年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円)
2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円)
キーワード葉緑体 / 共生 / 光合成 / ウミウシ / 軟体動物 / 遺伝子水平伝播 / 光化学系II / 盗葉緑体 / ゲノム
研究実績の概要

本研究の目的は、ウミウシの盗葉緑体現象を通して、遺伝子の水平伝播と複合適応形質の進化の関連を議論することです。盗葉緑体現象とは、嚢舌目ウミウシなどが、餌海藻の葉緑体を細胞内に取り込み、数ヶ月間光合成能を保持し、栄養を得る現象の事です。これには、藻類核からウミウシ核への遺伝子水平伝播が伴うと考えられており、遺伝子の水平伝播によって、光合成という複合適応形質が、生物界を超えて、水平伝播することを示唆しています。しかしウミウシのゲノムは解読されておらず、遺伝子が本当に伝播しているかは不明確でした。本研究では、複数種のウミウシのゲノム解読を行い、遺伝子の水平伝播の有無と過程を明らかにしようとしました。更にパルス変調蛍光定量法を用いて、水平伝播した各遺伝子が実際に光合成能の各段階に関与しているかを明らかにしようとしました。
本研究により、盗葉緑体能力が発達した、チドリミドリガイ(Plakobranchus ocellatus)とコノハミドリガイ(Elysia ornata)のゲノム解読に成功しました。また餌藻類であるHalimeda borneensisとBryopsis hypnoidesのトランスクリプトーム解析により藻類の遺伝子情報を獲得しました。これらの比較を行った結果、先行研究と異なり、これらのウミウシ核には、藻類に由来する遺伝子は水平伝播しておらず、本現象が遺伝子の伝播を伴わずに形質が伝播する特殊な進化的現象であることを示唆しました。一方、パルス変調蛍光法などにより、ウミウシ内の葉緑体では、光合成活性が光損傷などで失われても、葉緑体での新規タンパク質合成により活性を回復できることがわかりました。また盗葉緑体を行うウミウシ類だけで特異的に重複し、更に葉緑体蓄積組織で特異的に発現する遺伝子群を発見しました。

現在までの達成度 (段落)

27年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

27年度が最終年度であるため、記入しない。

報告書

(2件)
  • 2014 実績報告書
  • 2013 実績報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2016 2015 2014 2013

すべて 学会発表 (7件) (うち招待講演 4件)

  • [学会発表] 後生的に葉緑体を獲得するウミウシの生活とそのメカニズム2016

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      日本生態学会第63回全国大会 自由集会「貝類を通して生命現象に迫る」
    • 発表場所
      仙台国際センター(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-03-22
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウミウシと盗葉緑体現象2015

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      生化学若い研究者の会近畿支部「秋のセミナー」
    • 発表場所
      大阪大学(大阪府・吹田市)
    • 年月日
      2015-11-14
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウミウシの盗葉緑体現象:遺伝子を伴わない葉緑体の水平伝播2015

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      日本植物学会第79回大会 シンポジウム「複合適応形質の進化」
    • 発表場所
      朱鷺メッセ(新潟県・新潟市)
    • 年月日
      2015-09-06
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] ウミウシにおける外来葉緑体の PSII 活性維持機構2015

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      第 17 回植物オルガネラワークショップ「オルガネラ機能の最適化メカニズム」
    • 発表場所
      東京大学(東京都・目黒区)
    • 年月日
      2015-03-15
    • 関連する報告書
      2014 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] マリアージュ ウミウシが餌海藻の葉緑体を細胞内で保持するメカニズム2014

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      第58回日本応用動物昆虫学会大会
    • 発表場所
      高知県 高知大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] ウミウシにおける盗葉緑体現象の紹介2013

    • 著者名/発表者名
      前田太郎
    • 学会等名
      第2回 細胞共生若手の会
    • 発表場所
      京都府 京都大学
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書
  • [学会発表] Plakobranchus ocellatus (Sacoglossa) continuously qcquires kleptoplasts and nutrition from multiple algal species in nature2013

    • 著者名/発表者名
      Taro Maeda, Euichi hirose, Yoshito Chikaraishi, Masaru Kawato, Kiyotaka Takishita, Takao Yoshida, Heroen Verbruggen, Jiro Tanaka, Shigeru Shimamura, Yoshihiro Takaki, Masashi Tsuchiya, Kenji Iwai, Shuji Shigenobu, Tadashi Maruyama
    • 学会等名
      World congress of malagology
    • 発表場所
      Azores University, ポルトガル
    • 関連する報告書
      2013 実績報告書

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公開日: 2013-05-15   更新日: 2019-07-29  

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