2015 Fiscal Year Annual Research Report
グリーンヒドラ―クロレラ共生システムにおける分子相互作用・ゲノム間相互作用の解析
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25840132
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| Research Institution | Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University |
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Principal Investigator |
濱田 麻友子 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 研究員 (40378584)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2016-03-31
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| Keywords | 共生 / ゲノム / 進化 / ヒドラ / クロレラ |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、クロレラを体内に共生させているグリーンヒドラHydra viridissimaを用いて、動物―藻類共生システムにおける相互作用の実態とその共生ゲノム進化を明らかにすることが目的である。
前年度までに、グリーンヒドラのマイクロアレイ解析により、本来の共生クロレラとの特異的な共生が成立している時のみに発現変化を示すヒドラ遺伝子を約１０遺伝子同定した。この遺伝子群は、窒素同化に重要な役割を果たすグルタミン合成酵素等を含んでいた。また、これらのヒドラ遺伝子はクロレラの光合成産物である糖類によって発現上昇することがわかった。この結果はヒドラ―クロレラ間の協調的な相互作用によって、栄養供給が遺伝子レベルで調節されている可能性を示唆している。
以上のような依存関係が成立している時、共生藻のゲノムにはどのような特徴があるのかを明らかにするため、共生クロレラChlorella sp. A99のゲノム解読を行った。この共生クロレラゲノムにおける窒素代謝系遺伝子の有無を調べたところ、興味深いことに一般の植物では窒素同化に必須とされている硝酸トランスポーターや硝酸還元酵素などの硝酸同化に関わる遺伝子が欠失していた。これら遺伝子の欠失は、緑藻類の硝酸同化遺伝子間で保存された領域に設計したプライマーを用いたPCRでも確かめられた。また、菌類や藻類など多くの生物において、硝酸同化関連遺伝子群は染色体上にクラスターを形成していることが示されているが、共生クロレラゲノムではこのような構造は見られなかった。さらに、硝酸、アンモニウム、アミノ酸をそれぞれ窒素源として共生クロレラを培養したところ、アミノ酸存在下でのみ共生クロレラは増殖した。以上のことから、共生クロレラは窒素源としてヒドラから供給されるアミノ酸などに依存し、その結果、共生クロレラのゲノムからは硝酸同化システムが失われたと考えられる。
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