サンゴ“ホロビオント”成立・維持機構の構成的理解

2020 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 17KT0027
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 新里 宙也 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
• 研究分担者: 山下 洋 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水研機構(長崎), 主任研究員 (00583147) ; 將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (90378563) ; 安岡 有理 国立研究開発法人理化学研究所, 生命医科学研究センター, 研究員 (70724954) ; 鈴木 豪 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水研機構(長崎), 主任研究員 (30533319) ; 座安 佑奈 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (50746691)
• 研究期間 (年度): 2017-07-18 – 2021-03-31
• キーワード: サンゴ / 褐虫藻 / ゲノム / 共生

研究実績の概要

一つの生物は様々な生命体が複雑に絡み合って成立しており、あたかも一つの生物のように振る舞う生命体は、まとめて「ホロビオント」という言葉で形容されている。地球上で最も生物多様性豊かな環境の一つであるサンゴ礁は、サンゴ-褐虫藻共生体のホロビオントが生み出した賜である。本研究ではサンゴと褐虫藻のゲノム解析や遺伝子機能解析、サンゴと褐虫藻の共生を実験的に再現するシステムを結集・融合して、複雑なサンゴ“ホロビオント”構成原理の解明に挑んだ。
褐虫藻との共生に関わる遺伝子を、ミドリイシ属サンゴのゲノム情報から探索するため、褐虫藻と共生する前のミドリイシ属サンゴの幼生に異なる褐虫藻株を感染させ、遺伝子発現変動を次世代シーケンサーにより網羅的に解析し、比較した。その結果、褐虫藻との共生に重要な役割を果たしている遺伝子群の候補をサンゴのゲノムから特定し、これらの機能推定や進化的背景を議論した。共生に関わる遺伝子群の中で、特にミドリイシ属で独自に進化してきたと考えられる遺伝子について、ミドリイシサンゴの受精卵を用いた遺伝子機能解析にも取り組んだ。
我々がこれまでにゲノムを解読した、毎世代褐虫藻を環境中から獲得するミドリイシ属サンゴに加え、ミドリイシ属と系統的に近縁だが親から褐虫藻を受け継ぐサンゴ（コモンサンゴ属）2種のゲノム解読を行うことができた。さらに、ミドリイシ属サンゴから単離された褐虫藻株のゲノムを解読した。サンゴに共生する褐虫藻ゲノムの代謝系酵素遺伝子のレパートリーについて、宿主であるミドリイシ属サンゴのゲノムと比較した。サンゴが持っていない代謝経路の遺伝子群を褐虫藻は保持しており、宿主と共生体の協調関係、ホロビオントの概要をゲノムレベルから明らかにすることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Correlation between Organelle Genetic Variation and RNA Editing in Dinoflagellates Associated with the Coral Acropora digitifera (2020)
  • 著者名/発表者名: Shoguchi Eiichi、Yoshioka Yuki、Shinzato Chuya、Arimoto Asuka、Bhattacharya Debashish、Satoh Noriyuki
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 12 ページ: 203～209
  • DOI: 10.1093/gbe/evaa042
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] De novo transcriptome assembly from the gonads of a scleractinian coral, Euphyllia ancora: molecular mechanisms underlying scleractinian gametogenesis (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiu Yi-Ling、Shikina Shinya、Yoshioka Yuki、Shinzato Chuya、Chang Ching-Fong
  • 雑誌名: BMC Genomics 巻: 21 ページ: -
  • DOI: 10.1186/s12864-020-07113-9
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Whole-Genome Transcriptome Analyses of Native Symbionts Reveal Host Coral Genomic Novelties for Establishing Coral?Algae Symbioses (2020)
  • 著者名/発表者名: Yoshioka Yuki、Yamashita Hiroshi、Suzuki Go、Zayasu Yuna、Tada Ipputa、Kanda Miyuki、Satoh Noriyuki、Shoguchi Eiichi、Shinzato Chuya
  • 雑誌名: Genome Biology and Evolution 巻: 13 ページ: -
  • DOI: 10.1093/gbe/evaa240
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Eighteen Coral Genomes Reveal the Evolutionary Origin of Acropora Strategies to Accommodate Environmental Changes (2020)
  • 著者名/発表者名: Shinzato Chuya、Khalturin Konstantin、Inoue Jun、Zayasu Yuna、Kanda Miyuki、Kawamitsu Mayumi、Yoshioka Yuki、Yamashita Hiroshi、Suzuki Go、Satoh Noriyuki
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 38 ページ: 16～30
  • DOI: 10.1093/molbev/msaa216
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Using genomics to reveal novel insights into coral biology (2021)
  • 著者名/発表者名: Chuya Shinzato
  • 学会等名: Genome Concept Centennial Conference
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] サツマハオリムシの全ゲノム解読と遺伝子予測 (2021)
  • 著者名/発表者名: 吉田悠、善岡祐輝、八巻鮎太、佐々木章、井上広滋、新里宙也
  • 学会等名: 令和3年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] 18種のミドリイシ科サンゴの全ゲノム解読が明らかにする，ミドリイシ属の環境適応戦略 (2020)
  • 著者名/発表者名: 新里宙也、Konstantin Khalturin 、井上潤、座安佑奈、神田美幸、川満真由美、善岡祐輝、山下洋、鈴木豪、佐藤矩行
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第23回大会
• [学会発表] 造礁サンゴ、コユビミドリイシのゲノムワイドSNPを用いた、南西諸島における集団構造解析 (2020)
  • 著者名/発表者名: 土屋考人、座安佑奈、中島祐一、鈴木豪、佐藤矩行、新里宙也
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第23回大会
• [学会発表] 高精度な比較ゲノムを可能とするミドリイシ科サンゴからの遺伝子モデル構築 (2020)
  • 著者名/発表者名: 善岡祐輝、山下洋、鈴木豪、新里宙也
  • 学会等名: 日本サンゴ礁学会第23回大会