褐虫藻と刺胞動物との共生成立と破綻に関わる遺伝子発現ダイナミクス

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本年度は、バイオインフォマティクス解析を中心に、順調な進捗があった。まず、セイタカイソギンチャクおよび褐虫藻（共生藻）の培養に習熟し、人為的に白化させたセイタカイソギンチャク個体を褐虫藻と共培養し、選択的に特定の種同士を共生させる実験に成功した。これにより、今後の共生成立と破綻に関わる因子の解析の際に、発現している遺伝子の中から特定の種（または株）に由来するものを確実に同定することができる実験系を確立することができた。また、イソギンチャクおよび褐虫藻を用いて、RNAサンプル調整から蛍光顕微鏡観察まで一連の解析を行う技術的基盤を確立することができた。さらに昨年度、本研究の開始直前に褐虫藻Symbiodinium minutumの全ゲノム配列が解読・公開された（Shoguchi et al. 2013 Curr. Biol. 23:1399-1408）のを受け、全ゲノム規模での遺伝子ファミリーの多様性を解析することが可能となったため、より完全性の高い遺伝子リストをゲノム配列中から抽出し、それを全遺伝解析の基盤データとすることができた。サンゴ・イソギンチャク共生系の維持には褐虫藻の光合成が最も重要な因子の一つと考えられているが、これまで褐虫藻の光合成活性を支えるクロロフィル結合性光受容複合体アンテナタンパク質（LHC）については断片的な知識しか得られていなかった（Boldt et al. 2012 PLoS ONE 7:e47456）。本研究では、全ゲノム規模での分子系統学的解析を行い、褐虫藻は200個近いLHC遺伝子を持ち、それらがそれぞれ異なる発現制御を受けること、系統学的には紅藻タイプ、不等毛藻タイプの２グループに主に分類されること、またサンゴの白化の主な原因の一つと目されている高温ストレスを受けた際に、あるサブグループの遺伝子のみが転写産物量の上昇を示すことなどが明らかにすることができた。