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2018 年度 実施状況報告書

シャジクモのゲノムと変異体解析から探る植物の多細胞体制の進化過程

研究課題

研究課題/領域番号 18K06382
研究機関神戸大学

研究代表者

坂山 英俊  神戸大学, 理学研究科, 准教授 (60391108)

研究分担者 加藤 将  東邦大学, 理学部, 訪問研究員 (30624738)
研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
キーワード進化 / 比較ゲノム / シャジクモ藻類 / ストレプト植物 / 多細胞体制
研究実績の概要

本研究では、シャジクモ藻類シャジクモ(Chara braunii)において申請者らが確立した生態型の異なる系統株の概要ゲノム、遺伝地図、遺伝子発現情報を基礎とし、さらに変異誘発処理によりシャジクモ1倍体多細胞体の栄養器官、生殖器官の表現型変異を示す突然変異体を分離し、その変異体の責任遺伝子の特定を目指す。また、本研究で着目した遺伝子がシャジクモにおいてどのような役割を果たしているのかを解明し、陸上植物とシャジクモ藻類の多細胞体制の発生システムにどのような違いがあるのかを解析し、植物多細胞体制の進化過程を考察する。
平成30年度は、生体材料として、シャジクモの生態型が異なる複数の系統株を用いた。突然変異原としてEMS(エチルメタンスルホン酸)を用い、シャジクモの葉状体をEMS水溶液に浸漬し変異誘発するための条件検討を実施した。条件検討を重ねた結果、葉状体の形態変異を示す株を単離することができた。また、野外調査により収集したシャジクモの培養サンプルの中から、正常な形態の個体と形態が著しく異なる個体が混ざった株を発見した。この培養株について、両個体の葉緑体DNA配列を確認した結果、両個体は同一のクローンに由来する可能性が示唆された。これらの葉状体の形態変異を示す株について、ホールゲノムショットガン解析および交配実験を進めた。また、野生株と葉状体の形態変異を示す株の遺伝子発現パターンを比較するため、形態変異を示す株の器官/発生段階毎の細胞をサンプリングし、液体窒素で固定し、RNA抽出を進めた。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

3: やや遅れている

理由

シャジクモのEMSを用いた変異誘発は前例のない実験のため、実験系の立ち上げや条件検討に時間を要し、研究の進行がやや遅れている。しかし、少数ではあるが、葉状体の形態変異を示す株を得ることができ、解析を進めることができた。

今後の研究の推進方策

今後は、さらに条件検討を重ねて葉状体の形態変異を示す株の単離を進めるとともに、すでに得られている株のホールゲノムショットガン解析および交配実験を進めていく予定である。また、遺伝子導入による遺伝子機能解析についても条件検討を実施する予定である。

次年度使用額が生じた理由

研究の進行がやや遅れているため、本年度に予定していた分子生物学的解析の一部を次年度に実施することとし、ゲノム解析、遺伝子機能解析、情報解析に使用する予定である。

  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (5件) 雑誌論文 (2件) (うち国際共著 2件、 査読あり 2件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 2件、 招待講演 1件)

  • [国際共同研究] University of Marburg/Heinrich Heine University/Osnabruck University(ドイツ)

    • 国名
      ドイツ
    • 外国機関名
      University of Marburg/Heinrich Heine University/Osnabruck University
  • [国際共同研究] University of Oxford/University of Leicester(英国)

    • 国名
      英国
    • 外国機関名
      University of Oxford/University of Leicester
  • [国際共同研究] University of Maryland/The New York Botanical Garden(米国)

    • 国名
      米国
    • 外国機関名
      University of Maryland/The New York Botanical Garden
  • [国際共同研究] Gregor Mendel Institute(オーストリア)

    • 国名
      オーストリア
    • 外国機関名
      Gregor Mendel Institute
  • [国際共同研究] Gent University(ベルギー)

    • 国名
      ベルギー
    • 外国機関名
      Gent University
  • [雑誌論文] The Chara Genome: Secondary Complexity and Implications for Plant Terrestrialization2018

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, T., Sakayama, H., de Vries, J., Buschmann, H., Saint-Marcoux, D., et al. (他55名)
    • 雑誌名

      Cell

      巻: 174 ページ: 448~464.e24

    • DOI

      https://doi.org/10.1016/j.cell.2018.06.033

    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Transcription factor DUO1 generated by neo-functionalization is associated with evolution of sperm differentiation in plants2018

    • 著者名/発表者名
      Higo, A., Kawashima, T., Borg, M., Zhao, M., Lopez-Vidriero, I., Sakayama, H., et al. (他18名)
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 9 ページ: 5283

    • DOI

      https://doi.org/10.1038/s41467-018-07728-3

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Progress in Streptophyte Algae Genomics and Genetics2019

    • 著者名/発表者名
      Nishiyama, T., Kamada, H., Kasahara, M., Sakayama, H., Tsuchikane, Y. and Sekimoto, H.
    • 学会等名
      Plant and Animal Genome XXVII Conference
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] シャジクモ(Chara)属 Charopsis 節の分類学的再検討2019

    • 著者名/発表者名
      玉置千紘・Adriana Garcia・Zhongmin Sun・Wuttipong Mahakham・川井浩史・坂山英俊
    • 学会等名
      日本藻類学会第43回大会
  • [学会発表] The genome and ecological evolution of a cosmopolitan freshwater alga Chara braunii (Charales, Streptophyta)2018

    • 著者名/発表者名
      Sakayama, H., Kato, S. and Nishiyama, T.
    • 学会等名
      East Asian Plant Diversity and Conservation 2018
    • 国際学会
  • [学会発表] シャジクモ細胞膜リン酸輸送体の分子機能解析2018

    • 著者名/発表者名
      三村徹郎・大西美輪・村西直樹・藤原ひとみ・石崎公庸・深城英弘・西山智明・坂山英俊・Reid Rob J.・且原真木
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会
  • [学会発表] NIMA関連キナーゼファミリーによる細胞伸長制御の進化的な保存性2018

    • 著者名/発表者名
      橋爪駿・高谷彰吾・日渡祐二・坂山英俊・西山智明・髙橋卓・本瀬宏康
    • 学会等名
      日本植物学会第82回大会

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公開日: 2019-12-27  

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