Factors mediating evolution to heterotrophy from autotrophy

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H05606
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (A)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Field: Biodiversity/Systematics
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: Kamikawa Ryoma 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (40627634)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 藻類 / 葉緑体 / ゲノム / トランスクリプトーム

Outline of Final Research Achievements

Photosynthesis provides biochemical energy and sugar, which are converted from sorlar power and carbon dioxide, respectively. Nonetheless, some algal species have secondarily lost photosynthesis, resulting in heterotrophic species. I have used a heterotrophic diatom Nitzschia sp. as a model in order to elucidate evolution from a phototrophic species to a heterotrophic species. I have unveiled that the heterotrophic diatom still retains a non-photosynthetic plastid, the heterotrophic diatom has lost few plastidal metabolic pathways, and the heterotrophic diatom is capable of synthesizing various compounds such as amino acids and fatty acids in the plastid, even after loss of photosynthesis. These findings indicate that loss of photosynthesis does not always result in functional reduction of plastids.

Free Research Field

進化生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

光合成を行う生物は植物だけではなく、系統的に離れた種々の生物が光合成を行い、地球上の一次生産を支えている。これまでにそのような一次生産に重要な光合成性生物がどのように誕生し、進化してきたのかが研究されてきた。しかし本研究のように、元々一次生産者であった生物が二次的に従属栄養性生物にどのように進化したのか、について着目した研究は極めて少なかった。本研究成果は、光合成性真核生物の多様性とその進化を理解するために、藻類の誕生に関わるメカニズムに加え、藻類が一次生産者をやめる進化メカニズムの重要性に光を当てる研究である。