機能進化ゲノミクス：進化解析を用いた共生遺伝子のゲノム網羅的探索とその実験的検証

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 20570220
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 進化生物学
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 青木 誠志郎 東京大学, 総合文化研究科, 学術研究員 (10334301)
• 研究分担者: 伊藤 元己 東京大学, 大学院総合文化研究科, 教授 (00193524)
• 研究期間 (年度): 2008-04-08 – 2013-03-31
• キーワード: 進化 / ゲノム / 共生 / 根粒菌 / マメ科植物

研究概要

根粒形成や窒素固定を伴うマメと根粒菌の相互作用にとって、重要な役割をもつ共生遺伝子群は、他の一般的遺伝子とは異なる、特別な進化を経てきた可能性がある。様々なバクテリアのゲノム情報を比較して、この特別な進化をたどることで、根粒菌に特異的と考えられる共生遺伝子を新しく推定し、その進化を解析した。その結果、従来αプロテオバクテリア起源と考えられてきたマメ科根粒菌の起源が、βプロテオバクテリアにあるであろうことを発見した。さらに、今まで共生機能が知られていなかった遺伝子の中に、根粒菌に特徴的な分子進化を経た可能性があるものがあることがわかった。これらへの遺伝子破壊により共生機能の確認を行っている。

研究成果

• [雑誌論文] From β-to α-Proteobacteria: The origin and evolution of rhizobial nodulation genes nodIJ (2013)
  • 著者名/発表者名: Seishiro Aoki, Motomi Ito, Wataru Iwasaki
  • 雑誌名: Molecular Biology and Evolution 巻: 30 ページ: 2494-2408
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genotypic and phenotypic diversity of rhizobia isolated from Lathyrus japonicus indigenous to Japan (2010)
  • 著者名/発表者名: Seishiro Aoki, Tetsuya Kondo, Danielle Prevost, Sayuri Nakata, Tadashi Kajita, Motomi Ito
  • 雑誌名: Systematic and Applied Microbiology 巻: 33 ページ: 383-397
  • 査読あり
• [雑誌論文] Dynamic morphologies of pollen plastids visualised by vegetative-specific FtsZ1-GFP in Arabidopsis thaliana (2010)
  • 著者名/発表者名: Makoto Fujiwara, HarukiHashimoto, Yusuke Kazama, Tomonari Hirano, Yasushi, Yoshioka, Seishiro Aoki, Naoki Sato, Ryuuichi Itoh, and Tomoko Abe
  • 雑誌名: Protoplasma 巻: 242 ページ: 19-33
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular Adaptation of rbcL in the Heterophyllous Aquatic Plant Potamogeton (2009)
  • 著者名/発表者名: Satoko Iida, Atsuko Miyagi, Seishiro Aoki, Motomi Ito, Yasuro Kadono, Keiko Kosuge
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 4 ページ: e4633
  • 査読あり
• [学会発表] Model for the evolutionary dynamics of nitrogen fixation in the legume-rhizobia symbiosis (2013)
  • 著者名/発表者名: Hironori Fujita, Seishiro Aoki, Masayoshi Kawaguchi
  • 学会等名: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Phoenix Seagaia Resort, Miyazaki
  • 年月日: 20131014-18
• [学会発表] マメ科植物-根粒菌相互作用に関わる共生遺伝子の起源とゲノム網羅的な探索 (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木誠志郎
  • 学会等名: 共同利用重点型研究による研究集会「ゲノム多様性と進化の統計数理」
  • 発表場所: 統計数理研究所、立川
  • 年月日: 20111025-26
• [学会発表] 分子進化解析による共生遺伝子の機能進化推定:茎頂分裂組織または根粒形成に関わるCLV1/HAR1遺伝子ファミリーについて (2011)
  • 著者名/発表者名: 青木誠志郎,川口正代司,佐藤修正,伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物学会第75回大会
  • 発表場所: 東京大学、東京都目黒区
  • 年月日: 20110917-19
• [学会発表] Genetic and phenotypic diversity of rhizobia isolated from Lathyrus japonicus in Japan and Canada (2010)
  • 著者名/発表者名: Seishiro Aoki, Motomi Ito
  • 学会等名: Memorial Symposium for the 26th International Prize for Biology , Biology of Symbiosis
  • 発表場所: Tsukuba International Congress Center, Tsukuba
  • 年月日: 20101207-08
• [学会発表] Genetic and phenotypic diversity of rhizobia based on PCR-based identification, RAPD, RFLP, phylogenetic, and physiological analyses isolated from Lathyrus japonicus in Japan and Canada (2010)
  • 著者名/発表者名: Seishiro Aoki, Motomi Ito
  • 学会等名: 1st Asian Conference on Plant-Microbe Symbiosis and Nitrogen Fixation
  • 発表場所: Aoshima Palm Beach Hotel, Miyazaki
  • 年月日: 20100920-24
• [学会発表] 機能進化ゲノミクス:進化解析を用いた共生関連遺伝子のゲノム網羅的探索とその実験的検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木誠志郎、下田宜司、伊藤元己
  • 学会等名: 日本植物学会73回(山形)大会
  • 発表場所: 山形大学、山形
  • 年月日: 20090918-20
• [学会発表] 機能進化ゲノミクス:進化的特徴の類似性に基づくゲノム網羅的な共生遺伝子の計算推定とその実験的検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木誠志郎、下田宜司、伊藤元己
  • 学会等名: 植物微生物研究会第19回研究交流会
  • 発表場所: あがたの森文化会館、松本市
  • 年月日: 20090908-10
• [学会発表] 機能進化ゲノミクス:進化解析を用いた共生関連遺伝子のゲノム網羅的探索とその実験的検証 (2009)
  • 著者名/発表者名: 青木誠志郎、下田宣司、伊藤元己
  • 学会等名: 第11回日本進化学会大会 (札幌大会)
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 20090902-04
• [学会発表] マメ科の汎熱帯海流散布植物と根粒菌の共生特異性 (2009)
  • 著者名/発表者名: 中田さゆり、青木誠志郎、梶田忠
  • 学会等名: 第11回日本進化学会大会 (札幌大会)
  • 発表場所: 北海道大学、札幌
  • 年月日: 20090902-04
• [図書] 「進化学事典」 "51.5植物と真菌類/バクテリアの共進化" (2012)
  • 著者名/発表者名: 日本進化学会創立10周年記念出版編集委員会
  • 総ページ数: 799-803
  • 出版者: 共立出版
• [図書] 「図説生物学」 "11.7花成2花器官の形態形成" (2010)
  • 著者名/発表者名: 東京大学教養学部図説生物学編集委員会編
  • 総ページ数: 156-157
  • 出版者: 東京大学出版会
• [図書] 「共進化の生態学」"第7章マメー根粒菌共生系の進化" (2008)
  • 著者名/発表者名: 種生物学会編
  • 総ページ数: 185-236
  • 出版者: 文一総合出版