2015 Fiscal Year Annual Research Report
葉緑体置換に伴うクロロフィルａ合成系進化：「１足す１は１」型ゲノム進化解明へ
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15J00821
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
松尾 恵梨子 筑波大学, 生命環境科学研究科, 特別研究員(DC1)
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| Project Period (FY) |
2015-04-24 – 2018-03-31
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| Keywords | 葉緑体置換 / 遺伝子水平転移 / 進化 / 分子系統解析 / クロロフィルa / 細胞内共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
１．葉緑体を置換した渦鞭毛藻におけるクロロフィルa（Chl a）合成系遺伝子配列探索
研究対象とした葉緑体置換系統１１種のうち、本年度は５種の渦鞭毛藻においてプロトポルフィリンⅨをChl aへと変換する既知６段階反応に係る遺伝子配列の探索を実施した。そのうち４種（Durinskia, Kryptoperidinium, Karenia, Karlodinium）についてはMarine Microbial Eukaryote Transcriptome Sequence Projectに公開されている網羅的発現遺伝子データより本合成系遺伝子配列の探索を行った。残り１種（Lepidodinium）については所属研究室で取得していた網羅的発現遺伝子データより本合成系遺伝子配列の探索を行った。その結果、調査したいずれの渦鞭毛藻からもChl a合成系６段階反応中５段階に関与する遺伝子の同定に成功した。
２．葉緑体を置換した渦鞭毛藻におけるChl a合成系遺伝子の系統解析
次に、１．の調査にて同定したChl a合成系５段階に関与する遺伝子について最尤法およびベイズ法による分子系統解析を行い、５種の渦鞭毛藻がもつこれら遺伝子の起源を推測した。その結果KareniaおよびKarlodiniumでは葉緑体の起源となった共生ハプト藻由来の遺伝子が５段階全てに関与していることが判明した。一方、緑藻起源の葉緑体をもつLepidodiniumでは本合成系２段階に共生緑藻由来遺伝子が関与していたが、これらの遺伝子に加えて本種からは共生藻とも渦鞭毛藻とも系統的に離れた生物と起源を共有する遺伝子を複数検出した。本年度得られた成果は、葉緑体置換系統におけるChl a合成系進化傾向に多様性があることを解明するとともに、この進化傾向の多様性が生じた要因を追究する、さらなる発展的研究への基盤を築くものとなった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
葉緑体を置換した渦鞭毛藻がもつChl a合成系遺伝子の起源を推測するため、本研究課題では分子系統解析を行う。この解析には葉緑体を置換した渦鞭毛藻に加えて、系統的に広範な光合成真核生物からサンプリングしたChl a合成系遺伝子配列を含むデータセットが必要であった。葉緑体を置換した系統に関しては本年度に調査を予定していた渦鞭毛藻のうち２種（鶴岡株および室蘭株）において計画の未達があったが、その他調査対象とした渦鞭毛藻５種でChl a合成系遺伝子配列の取得を達成した。また、既知の主要な光合成真核生物計１０系統（緑藻、紅藻、灰色藻、渦鞭毛藻（非葉緑体置換系統）、不等毛植物、ハプト藻、クリプト藻、クロメラ藻、クロララクニオン藻およびユーグレナ藻）においてはいずれの系統からもChl a合成系遺伝子の取得を達成した。したがって本年度は葉緑体置換系統のサンプリングに改善の余地を残すものの、その他の光合成生物のサンプリングは既知の系統を十分に網羅したデータセットを構築できたと評価できる。以上の理由を勘案し本研究課題はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は調査対象とした渦鞭毛藻種のうち、本年度中に培養を達成しなかった緑色渦鞭毛藻２種（鶴岡株および室蘭株）において網羅的発現遺伝子データ取得に着手する。２種の培養条件が整い次第大量培養を実施し、十分な細胞量が回収できた時点でRNA抽出を行う。RNAサンプルは次世代シーケンス解析に供し、網羅的発現遺伝子データを取得する予定である。
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