Comprehensive omics analysis and genome editing for early stage of secondary endosymbiosis

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生態的・経済的に重要な多種多様な藻類を生み出してきた進化の原動力は植物化現象である。本研究は、植物化現象のきっかけとなった、原生生物と藻類の細胞内共生（二次共生）の初期ステージにおける遺伝子レベルでのメカニズム解明を目的とする。本年度は、昨年度において共生藻Chlorella variabilisのゲノムとトランスクリプトームを合わせた解析から示唆された、植物化現象のきっかけとなった細胞内共生に関与する各遺伝子について、RNA-seqを用いたトランスクリプトーム解析などから、より詳細な機能についての解析を実施した。本研究では、実験室環境下において非共生状態で、つまり宿主と共生体それぞれ単独での培養方法が確立されており、宿主と共生体の共生関係についての多くは生理学的な知見であるが先行研究が豊富な、宿主ミドリゾウリムシParamecium bursariaとその共生体、共生クロレラC. variabilisの共生系をモデルとして採用している。また、昨年度までは共生体側からのアプローチが中心であったが、P. bursariaのトランスクリプトームを取得することにより、宿主側から共生関係にアプローチできることが可能になった。その結果、パスウェイ・ネットワーク単位でP. bursariaからC. variabilisへの窒素源の供給・同化、C. variabilisのクロロフィルおよびアンテナ色素タンパク質複合体の合成促進、炭素固定の亢進、そしてC. variabilisからP. bursariaへのマルトースの大量供給へといたるメカニズムが明らかになってきた。