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2022 年度 研究成果報告書

食虫植物の消化酵素の起源と進化:遺伝子発現様式の変更による新規形質獲得の普遍性

研究課題

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研究課題/領域番号 20K06777
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分45020:進化生物学関連
研究機関早稲田大学

研究代表者

大山 隆  早稲田大学, 教育・総合科学学術院, 教授 (60268513)

研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
キーワード食虫植物 / 消化酵素 / 遺伝子発現 / エピジェネティクス / モウセンゴケ / 捕虫葉
研究成果の概要

ツルギバモウセンゴケの消化液には少なくとも26種類のタンパク質が含まれていることを明らかにした。その内、S様リボヌクレアーゼ、システインプロテアーゼ、β-1,3-グルカナーゼ、ヘベイン様タンパク質、クラスIキチナーゼ、ソーマチン様タンパク質、S1型ヌクレアーゼ2種の各々について、遺伝子発現やDNAのメチル化修飾の解析などを行った。その結果、S1型ヌクレアーゼの1種を除き全ての遺伝子が腺毛特異的に発現をしていることと、半数がメチル化を介したエピジェネティックな制御を受けていることが示唆された。また、非食虫植物の根で発現する遺伝子の異所的発現が食虫植物の消化液の起源である可能性が強く示唆された。

自由記述の分野

進化生物学

研究成果の学術的意義や社会的意義

食虫植物の祖先は、長い年月をかけて「昆虫などを捕らえるための器官」と「捕らえた獲物を消化・吸収する能力」を獲得したと考えられている。最近になって一部の食虫植物のゲノム配列が解読され、食虫植物の進化・系統学的な位置やゲノムの特徴などが明らかになり始めた。しかし、捕虫器官の形成に関わる遺伝子はまだ同定されていない。一方、我々の研究により獲物の消化に関わる機能が進化的にどのように獲得されたかが明らかになり始めた。本研究により、消化液中の酵素やタンパク質の種類、機能、遺伝子発現とその制御機構などに関して多くの新知見が得られた。当該分野におけるその意義は大きく、関連分野にも大きな波及効果があると考える。

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公開日: 2024-01-30  

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