2019 Fiscal Year Annual Research Report
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17H03723
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| Research Institution | National Museum of Nature and Science, Tokyo |
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Principal Investigator |
谷藤 吾朗 独立行政法人国立科学博物館, 動物研究部, 研究主幹 (70438480)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
柏山 祐一郎 福井工業大学, 環境情報学部, 教授 (00611782)
神川 龍馬 京都大学, 人間・環境学研究科, 助教 (40627634)
稲垣 祐司 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (50387958)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | 非光合成葉緑体 / 比較ゲノム / 光応答 / クリプト生物 / 進化 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
葉緑体の主機能は光合成だと一般に認識されるが，二次的に光合成能を消失した生物は真核生物全般に認められ，それらは概して非光合成葉緑体を維持している。一部の生物では非光合成葉緑体で脂肪酸代謝系やイソプレノイド合成系などが機能していることが分かっているが，系統によって認識される機能にはばらつきがあり，非光合成葉緑体機能の“一般則”は不明瞭である。また，独立栄養という一見有利な生活様式をなぜ捨てたのかについて一般的な解答はまだなく，その進化遺伝学的背景も謎である。本研究では，非光合成のクリプト生物が独立に何度も光合成機能を失っていることに注目し，それらの比較ゲノム解析から光合成消失進化における一般則の解明を目指してきた。
これまでに非光合成クリプト生物について基礎的なゲノムデータ及びトランスクリプトームデータを取得し，それらのアセンブリを試みた。大まかなアノテーションは行ったものの，本種の核ゲノムは予測よりも数倍大きいことが判明し，１次データが質の良いゲノム情報を構築するには不足していることが明らかになった。このことから，本種では光合成機能消失と，ゲノム倍加による新規機能の獲得が同時に起こったと副次的に推測された。そこで本年度はshort-reads, long-reads両面での次世代シーケンスを追加した。理論上では追加のシーケンスで十分な１次データ量となった。いくつかのリソースを使い複数の設定で計算を行った。同時に，栄養状態の異なる培養株のトランスクリプトームのデータを取得し比較解析を行った。また，研究計画の副次的な産物として色素体ゲノムの情報が手に入ったことからそれらの比較解析を行い，光合成機能を失う過程での残存遺伝子の多様性とゲノム構造の進化について論文にまとめた。また，現在までの結果をローマで行われた国際原生生物学会で発表した。さらに関連する論文を公表した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
これまでに基礎的なデータの取得は終了しており、派生的、あるいは関連する成果を発表した。しかしながら、対象生物の核ゲノムサイズが近縁種、及び一般の真核微生物に比べ大きく、本年度も一次データの取得を行う必要があった。また、そのことによりアセンブリについて、主にコンピューターリソースと計算速度の問題で解析に若干の遅れが生じている。
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| Strategy for Future Research Activity |
基礎的なデータの取得は終了しているが、主にコンピューターリソースと計算速度の問題で解析に若干の遅れが生じている。次年度は最終年であるため、これらの解析を終了するとともに統合解析に注力する。また、解析の途中で新たな発見があったため、トランスクリプト ームデータを追加取得する。質の良いゲノムデータと光生理実験の結果をまとめる。それらのデータと既に論文化されている近縁種との比較ゲノム解析を行う。それら成果の論文化を目指す。
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[Presentation] Intracellular evolution through loss of photosynthesis and adaptation to a heterotrophic lifestyle revealed by the complete genome analysis of a non-photosynthetic diatom.2019
Author(s)
Kamikawa Ryoma, Nakayama Takuro, Moog Daniel, Fujiwara Takayuki, Onuma Ryo, Miyagishima Shin-Ya, Kume Keitaro, Cenci Ugo, Henrissat Bernard, Oyama Kaori, Kato Misako, Miyashita Hideaki, Tanifuji Goro, Tanizawa Yasuhiro, Mochizuki Takako, Sakamoto Mika, Nakamura Yasukazu
Organizer
The 14th International Colloquium on Endocytobiology and Symbiosis.
Int'l Joint Research
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