Analyses of receptor-like kinases and the ligands in zyganematophycean algae towards the understanding of the terrestrialization of land plants

对接合藻中的受体样激酶和配体进行分析，以了解陆地植物的陆生化

• 批准号: 20K21451
• 负责人: 関本 弘之
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Japan Women's University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21451/
• 关键词: アオミドロ; ヒメミカヅキモ; ミカヅキモ; 受容体型キナーゼ; ペプチドリガンド; 受容体; RLK; ホシミドロ目

本研究は、陸上植物にもっとも近縁な接合藻類に注目し、植物の多細胞化と陸上進出に必須であった細胞間コミュニケーションの端緒を明らかにすることを目的としている。そのため、ヒメミカヅキモ、アオミドロを用いて、特にRLK遺伝子に注目した研究を進めている。ヒメミカヅキモのゲノムから、有性生殖期に顕著に発現量が高まる5つのRLK遺伝子を見出した。その中でも、c3291_RLK遺伝子に注目し、遺伝子破壊株の作出を進めた。この遺伝子はゲノム中に全く同じ配列を持つコピーが複数存在しており、－型細胞から２株の完全に遺伝子が破壊された株を取得したが、＋型で破壊を試みた株では野生型配列が残っていた。有性生殖試験を行ったところ、遺伝子破壊株を含む全ての組み合わせでは、野生株同士と比較してペア形成や接合子を形成する割合は低下し、有性生殖の進行が顕著に抑制された。糸状性のアオミドロSpirogyra parvulaについて、ゲノムDNAを抽出し、得られたショートリードデータとNanopore long read dataをアセンブルした結果、total scaffold sizeが約56.6 Mb, scaffold数が32、Scaffold N50が2.66 Mb程度であると推定された。また、アセンブルされたゲノムから予測された176種のRLK遺伝子の存在を見出し、それらの機能を逆遺伝学的に解析するため、遺伝子導入系の確立を試みた。ヒメミカヅキモでの形質転換において有効であったCab遺伝子の相同遺伝子を探索し、そのプロモーターを取得した。さらにアオミドロ用にコドン使用頻度を合わせたgfp遺伝子を合成し、プロモーター下流に連結した。このコンストラクトをパーティクルガンでアオミドロに撃ち込んだところ、緑色蛍光を発する細胞を確認した。

This study は, land plants に も っ と も nearly try な conjugates に attention し, plant more than の cellular と land crossings に must で あ っ た intercellular コ ミ ュ ニ ケ ー シ ョ ン の clue を Ming ら か に す る こ と を purpose と し て い る. そ の た め, ヒ メ ミ カ ヅ キ モ, ア オ ミ ド ロ を with い て, に RLK posthumous son 伝 に attention し を た research into め て い る. ヒ メ ミ カ ヅ キ モ の ゲ ノ ム か ら, sexual reproductive に 顕 the に 発 high amount now が ま る 5 つ の RLK heritage 伝 を son see a し た. In そ そ, で <e:1>, c3291_RLK remains 伝 に, pay attention to 壊, and 伝 breaks through 壊 plant <e:1> to make を progress めた. こ の posthumous son 伝 は ゲ ノ the ム に all く with じ match column を hold つ コ ピ ー が plural exist し て お り, type - cell か ら 2 strains の completely に heritage 伝 son が broken 壊 さ れ た を strains obtained し た が, type + で 壊 を try み た strains で は wild type with column が residual っ て い た. Sexual reproduction test line を っ た と こ ろ, but 伝 broken 壊 strains を contain む total て の group み close わ せ で は, wild strains compared to James と し て ペ ア form や zygote を form す る cut low は し, sexual reproduction の for が 顕 the に inhibit さ れ た. Si form sex の ア オ ミ ド ロ Spirogyra parvula に つ い て, ゲ ノ ム DNA を spare し, ら れ た シ ョ ー ト リ ー ド デ ー タ と Nanopore long read data を ア セ ン ブ ル し た results, total scaffold size が about 56.6 Mb, scaffold number が32, Scaffold N50が2.66 Mb, degree であると presumed された. ま た, ア セ ン ブ ル さ れ た ゲ ノ ム か ら be さ れ た 176 の RLK posthumous son 伝 の exist を see し, そ れ ら の function を inverse but 伝 learn に parsing す る た め, but 伝 の import department establish を try み た. ヒ メ ミ カ ヅ キ モ で の form quality planning in に お い て have sharper で あ っ た Cab posthumous son 伝 の same heritage 伝 を explore し, そ の プ ロ モ ー タ ー を obtain し た. さ ら に ア オ ミ ド ロ with に コ ド ン used frequency を close わ せ た GFP heritage 伝 し を synthesis, プ ロ モ ー タ ー obscene に link し た. こ の コ ン ス ト ラ ク ト を パ ー テ ィ ク ル ガ ン で ア オ ミ ド ロ に shock ち 込 ん だ と こ 蛍 ろ, green light を 発 す る cells を confirm し た.

项目成果

ヒメミカヅキモBELL1遺伝子の有性生殖過程における機能解析

Himemikazukimo BELL1基因在有性生殖过程中的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 中務胞;宮本純;藤澤信義;夏目里恵;三浦詩織;阿部学;三輪美樹;中村克樹;崎村建司;笹岡俊邦;專田梨瑛子，加来 卓也，川井 絢子，西山 智明，関本 弘之，榊原 恵子
• 通讯作者: 專田梨瑛子，加来 卓也，川井 絢子，西山 智明，関本 弘之，榊原 恵子

日本女子大学理学部物質生物科学科 関本研究室

日本女子大学理学院材料与生物科学系关本实验室

アオミドロ属Spirogyra parvulaのゲノム解析から探る接合藻類単細胞化と遺伝子喪失

通过小水绵基因组分析探索接合菌单细胞化和基因丢失

• 发表时间: 2023
• 作者: 西山智明;池谷 仁里;高野 智之;坂山 英俊;関本 弘之
• 通讯作者: 関本 弘之

多細胞接合藻アオミドロ属Spirogyra parvulaゲノムの解読と単細胞性接合藻および陸上植物との比較解析

对多细胞接合植物小水绵的基因组进行测序，并与单细胞接合植物和陆地植物进行比较分析。

• 发表时间: 2023
• 作者: 西山智明;池谷 仁里;高野 智之;坂山 英俊;関本 弘之
• 通讯作者: 関本 弘之

ヒメミカヅキモ種内にみられる大規模なゲノムサイズ変異の進化的起源

Himemikazukimo 物种内大规模基因组大小变异的进化起源

• 发表时间: 2021
• 作者: 川口也和子;土金勇樹;田中啓介;太治輝昭;豊田敦;西山智明;関本弘之;土松隆志
• 通讯作者: 土松隆志