進化的特徴の類似性に基づくゲノム網羅的な共生遺伝子の探索-数理と実験の統合解析-

基于进化特征相似性的全基因组搜索共生基因-数学与实验的综合分析-

• 批准号: 20017011
• 负责人: 青木 誠志郎
• 金额: $ 2.56万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20017011/
• 关键词: 進化; タンパク質機能; ゲノム; 生物間相互作用; 協力; 共生; 植物; 微生物; 機能; 情報

共生関連遺伝子の進化的特徴の解析により、nod遺伝子群の転写因子として働くnodD遺伝子には,遺伝子重複と正の自然選択が、またNod因子の基質となる単糖の合成に働くnodM遺伝子には、2つの独立な系統における遺伝子機能の平行進化が発見された。さらに、Nod因子の宿主特異的な修飾に働くnodEF遺伝子群において、遺伝子水平移行に伴う宿主特異性進化が起きたことが推定された。このような共生遺伝子の特徴のうち、遺伝子水平移行と遺伝子重複に焦点を当て、23個の根粒形成遺伝子nodA-Zについて解析したところ、18遺伝子が本研究の方法で予測可能であることがわかった。そこでMesorhizobiumゲノムの遺伝子配列を用い100種強のバクテリアと比較ゲノム解析した結果、共生アイランド全体の検出に成功した。一方でこの領域内に数多くの共生とは関係のないハウスキーピング遺伝子の存在が推測され、ここから複数回の共生アイランド水平移行とゲノム内遺伝子転移の可能性が示された。さらに本解析による機能推定により1つ1つの共生関連遺伝子(nod, nol, nif, fix genes)の検出に成功し、また共生アイランドの外に今まで共生への関与が知られていなかった数多くの遺伝子が発見された。本当に新しい共生関連遺伝子が、これらの推定で発見し得たのかどうかを調べるため、推定遺伝子の遺伝子破壊菌株を作成し、植物に感染させた。過去の多くの研究で見つかったのと同様な、着生数低下型の遺伝子がいくつか見つかった他に、逆に遺伝子破壊により着生数が増える遺伝子を発見した。根粒菌着生域の半径を測定したところ、野生株よりも遺伝子破壊株の方が、半径が小さくなるという結果を得た。これはホスト側の表現型可塑性戦略により、1つあたりの共生体積の減少が感染数で補償されている可能性を示し、詳しい機能解析を現在行っている。

Analysis of evolutionary characteristics of symbiotic related genes, including genetic factors of nod gene subgroups, genetic repeats, positive natural selection, genetic factors of nodD gene substrates, synthesis of sugar, genetic functions of nodD gene, and parallel evolution of genetic functions in independent systems. In addition, host-specific modifications of the Nod factor are expected to occur in the nodeF gene subgroup and in the horizontal migration of the gene, accompanied by host-specific evolution. The characteristics of symbiotic inheritance, inheritance horizontal migration, inheritance duplication, focus, 23 root grain formation inheritance nodA-Z, analysis, 18 inheritance, and prediction of the method of this study are possible. Mesorhizobium has been successfully identified by comparing 100 species of genetic diversity with the results of genetic diversity analysis. The existence of symbiosis among multiple loops in a single domain is presumed, and the horizontal migration of symbiosis among multiple loops in a single domain is shown. In this analysis, the function of symbiotic genes (nod, nol, nif, fix genes) was estimated successfully, and symbiotic genes were found successfully. A new symbiotic association gene was identified and identified. A new symbiotic association gene was identified and identified. A new symbiotic association gene was identified and identified. A new symbiotic association gene was identified and identified. In the past, many studies have found that the number of births is low, the number of births is low, and the number of births is high. The radius of root fungus growth zone was determined, and the radius of wild plant was determined. The phenotypic plasticity of the two sides of the virus is discussed in detail in terms of the possibility of compensation for the reduction of symbiotic volume and the functional analysis.

项目成果

機能進化ゲノミクス:進化解析を用いた共生関連遺伝子のゲノム網羅的探索とその実験的検証

功能进化基因组学：利用进化分析及其实验验证在全基因组范围内搜索共生相关基因

• 发表时间: 2009
• 作者: 青木誠志郎;下田宜司;伊藤元己
• 通讯作者: 伊藤元己

Molecular adaptation of rbcL in the heterophyllous aquatic plant Potamogeton.

• DOI: 10.1371/journal.pone.0004633
• 发表时间: 2009
• 期刊: PLOS ONE
• 影响因子: 3.7
• 作者: Iida, Satoko;Miyagi, Atsuko;Aoki, Seishiro;Ito, Motomi;Kadono, Yasuro;Kosuge, Keiko
• 通讯作者: Kosuge, Keiko

図説生物学

插图生物学

• 发表时间: 2010
• 作者: 藤原祐一郎;Batu Keceli;中條浩一;山本友美;久保義弘;坪井貴司
• 通讯作者: 坪井貴司

Dynamic morphologies of pollen plastids visualised by vegetative-specific FtsZ1-GFP in Arabidopsis thaliana

• DOI: 10.1007/s00709-010-0119-7
• 发表时间: 2010-06-01
• 期刊: PROTOPLASMA
• 影响因子: 2.9
• 作者: Fujiwara, Makoto T.;Hashimoto, Haruki;Abe, Tomoko
• 通讯作者: Abe, Tomoko