混合栄養性渦鞭毛藻から探る葉緑体消失進化の研究

本研究では、単一の属内（Paragymnodinium属）で光合成能力（栄養摂取様式）に差が見られる渦鞭毛藻類の種間比較により、葉緑体の縮小進化の初期段階のプロセスを解明することを目的とした。本年度は、光合成性のP. asymmetricumとP. inerme、葉緑体を持ちながら光合成を行わない捕食性のP. stigmaticum、さらに近縁な属の光合成性種Gymnodinium catenatumのトランスクリプトーム解析を行い、ヘム、クロロフィル、イソペンテニル二リン酸およびカロテノイドの合成経路、カルビン回路、光合成に関与する遺伝子の発現の差異を比較した。光合成性種P. asymmetricum、P. inerme、G. catenatumは、互いに近い遺伝子発現パターンを示した。一方、P. stigmaticumは、光合成機能を担う構成要素のうち、光化学系IIとその光捕集複合体の発現のみが著しく欠如していた。さらに、P. stigmaticumではrbcL遺伝子の転写が見られないことが判明した。これらの結果は、P. stigmaticumの光合成活性と炭素固定能力が不活性化している事実と整合性が取れており、光合成能力消失の初期段階における遺伝子発現の変化過程の一例を示していると考えられた。昨年度までの結果と合わせて、本研究はParagymnodinium属渦鞭毛藻類のさらなる種多様性の解明に貢献したとともに、それらを研究材料とした比較研究により、葉緑体縮小の初期段階で生じる諸現象の詳細を明らかにした。これらの発見は、渦鞭毛藻類のみならず、広義の植物群の様々な系統に見られる葉緑体縮小進化の全貌解明に向けた注目すべき知見をもたらしたと言える。

本研究では、単一の属内（Paragymnodinium属）で光合成能力（栄養摂取様式）に差が見られる渦鞭毛藻類の種間比較により、葉緑体の縮小進化の初期段階のプロセスを解明することを目的とした。本年度は、光合成性のP. asymmetricumとP. inerme、葉緑体を持ちながら光合成を行わない捕食性のP. stigmaticum、さらに近縁な属の光合成性種Gymnodinium catenatumのトランスクリプトーム解析を行い、ヘム、クロロフィル、イソペンテニル二リン酸およびカロテノイドの合成経路、カルビン回路、光合成に関与する遺伝子の発現の差異を比較した。光合成性種P. asymmetricum、P. inerme、G. catenatumは、互いに近い遺伝子発現パターンを示した。一方、P. stigmaticumは、光合成機能を担う構成要素のうち、光化学系IIとその光捕集複合体の発現のみが著しく欠如していた。さらに、P. stigmaticumではrbcL遺伝子の転写が見られないことが判明した。これらの結果は、P. stigmaticumの光合成活性と炭素固定能力が不活性化している事実と整合性が取れており、光合成能力消失の初期段階における遺伝子発現の変化過程の一例を示していると考えられた。昨年度までの結果と合わせて、本研究はParagymnodinium属渦鞭毛藻類のさらなる種多様性の解明に貢献したとともに、それらを研究材料とした比較研究により、葉緑体縮小の初期段階で生じる諸現象の詳細を明らかにした。これらの発見は、渦鞭毛藻類のみならず、広義の植物群の様々な系統に見られる葉緑体縮小進化の全貌解明に向けた注目すべき知見をもたらしたと言える。