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藻類との共生は様々な動物で見られる普遍的な現象であり、特に浮遊性・固着性で運動能力の低い刺胞動物では多くの種で観察される。本研究ではグリーンヒドラを動物―藻類の共生モデルシステムとし、ホストと共生体であるクロレラの両方のゲノム情報から動物―藻類共生システムの分子相互作用と進化を明らかにすることを目的としている。それに加え、細菌など微生物の関与を明らかにすることで、動物―藻類―微生物コミュニティを理解することを目指した。
前年度までにグリーンヒドラと共生クロレラ両方のトランスクリプトーム・ゲノム解析を終え、ホストと共生体の栄養交換が協調的に遺伝子レベルで調節されていることや共生クロレラの硝酸代謝経路の退化を明らかにした。また、共生クロレラの共通祖先でホストから供給されるアミノ酸を取り込む輸送体遺伝子が増加しており、クロレラ属で頻繁かつ独立に共生性が出現している要因であること示唆された。
これまで、以上のような共生性に深く関わると考えられる性質に的を絞って解析してきたが、本年度は、グリーンヒドラと共生クロレラの特徴の全体像を探るために、増加遺伝子、欠失遺伝子、水平伝播遺伝子の網羅的解析を行い、共生クロレラでは窒素代謝経路以外にも重要な代謝系遺伝子が失われていることがわかった。さらに、ホストと共生体両方で免疫系遺伝子が増加していること、特殊な二次代謝産物の合成酵素が細菌などから水平伝播によってもたらされていることなどが明らかになった。また、他の藻類共生性刺胞動物であるサンゴの共生システムとの違いを明らかにするため褐虫藻との比較ゲノム解析を行ない、グリーンヒドラの共生クロレラで見られたような硝酸同化システムの退化やアミノ酸輸送体遺伝子の増加は褐虫藻では見られず、ヒドラ共生環境に適応した独自の特徴であると考えられる。以上の結果は論文としてまとめ、eLifeに出版された。
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