少数遺伝子変化による新奇複合適応形質進化の分子機構解明

2013 年度 実績報告書

• 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: 22128002
• 研究機関: 基礎生物学研究所
• 研究代表者: 長谷部 光泰 基礎生物学研究所, 生物進化研究部門, 教授 (40237996)
• 研究分担者: 大島 一正 京都府立大学, 生命環境科学研究科(系), 助教 (50466455)
• 研究期間 (年度): 2010-04-01 – 2015-03-31
• キーワード: 複合適応形質進化 / 食虫植物 / フクロユキノシタ / サラセニア / コモウセンゴケ / ホストレース転換 / クルミホソガ / オジギソウ

研究実績の概要

１食虫植物の捕虫葉進化(1)植物の葉形態形成の進化について総説をまとめた（Fukushima and Hasebe 2014 Genesis）。(2)ムラサキヘイシソウの捕虫葉は、表側組織内における捕虫葉特異的な細胞分裂方向の変化を介して袋状の葉が形成されることがわかった。(3)フクロユキノシタのドラフトゲノムを決定（Contig N50 = 99.5 kb, Scaffold N50 = 287 kb）するとともに、遺伝子モデリングを完了した(4)コモウセンゴケゲノムのゲノムアセンブリーを開始し、Scaffold N50 = 81 kbのゲノム配列を得た。(5)消化酵素遺伝子の分子進化プロセスを解析した。(6)捕虫葉特異的転写因子ライブラリを用いたフクロユキノシタのノックダウンスクリーニングが進行中であり、捕虫葉発生に関与する遺伝子をこれまでに複数同定することに成功した。
２クルミホソガ寄主転換(１)Fosmid library のスクリーニングにより得られたゲノム配列と、RNA-seqのレース間発現比較データを統合することで、両レースの幼虫間でのみ、著しく発現が異なる配列を特定した。(２)クルミホソガを用いた効率的な RNAi法の開発に取り組み、蛹へのインジェクションによる成虫表現型の機能解析が可能になりつつある。
３陸上植物の枝葉系の進化　化石学者と共同研究を行い、化石記録と発生遺伝学的研究結果を統合して、総説を出版した。
４オジギソウ形質転換系の確立　植物の運動機構の進化を解明するため、アグロバクテリアの感染条件を工夫することにより、オジギソウの形質転換系を確立した。

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

サラセニアの研究から食虫植物の捕虫葉進化の分子機構が明らかになりつつあり、フクロユキノシタとコモウセンゴケのゲノム解読実験も無事ほぼ終了した。クルミホソガの食草転換原因遺伝子同定は遺伝子導入実験に時間がかかっていたが問題が解決できつつあり問題無い。

今後の研究の推進方策

当初計画どおり進める。

備考

成果公開

研究成果

• [雑誌論文] Adaxial-abaxial polarity: The developmental basis of leaf shape diversity (2014)
  • 著者名/発表者名: Fukushima, K., and Hasebe, M.
  • 雑誌名: Genesis 巻: 52 ページ: 1-18
  • DOI: 10.1002/dvg.22728
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Development of an Agrobacterium-Mediated Stable Transformation Method for the Sensitive Plant Mimosa pudica. (2014)
  • 著者名/発表者名: Mano, H., Fujii, T., Sumikawa, N., Hiwatashi, Y., and Hasebe, M.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 9 ページ: e88611
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0088611
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Contribution of NAC transcription factors to plant adaptation to land. (2014)
  • 著者名/発表者名: Xu, B., Ohtani, M., Yamaguchi, M., Toyooka, K., Wakazaki, M., Sato, M., Kubo, M., Nakano, Y., Sano, R., Hiwatashi, Y., Murata, T., Kurata, T., Yoneda, A., Kato, K., Hasebe, M., and Demura, T.
  • 雑誌名: Science 巻: 343 ページ: 1505-1508
  • DOI: 10.1126/science.1248417
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Early evolution of the vascular plant body plan - the missing mechanisms. (2014)
  • 著者名/発表者名: Tomescu, A.M., Wyatt, S.E., Hasebe, M., and Rothwell, G.W.
  • 雑誌名: Curr. Opin. Plant Biol. 巻: 17C ページ: 126-136
  • DOI: 10.1016/j.pbi.2013.11.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [備考] 研究室web page
  • URL: http://www.nibb.ac.jp/evodevo