蛍光タンパク質を介したサンゴの光環境への適応機構の解明

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1、背景と目的サンゴ礁は生物多様性が最も豊かな生態系のひとつである。サンゴ礁をつくるミドリイシ属のサンゴ(以下サンゴ)は、蛍光タンパク質(Fluorescent protein: FP)をもつ。FPはエネルギーの高い光(励起光)を吸収し、エネルギーの低い波長に変換して蛍光として放射するタンパク質である。その性質からFPが強光からサンゴを保護する可能性が提唱されているが、実際の役割はよくわかっていない。FPの役割を解明するには、どのような機能のFP遺伝子がサンゴに存在するか、つまりFPの遺伝子基盤の把握が必要である。そこで本研究は、サンゴのFP遺伝子の全体像を解明すること、次いでそれらの個体間の違いを明らかにすることで、FPの生体内での役割を解明することを目的としている。2、内容(1) コユビミドリイシ複数個体からFP遺伝子のエクソン３配列を決定し、 RNA-seqを用いてFP配列間の発現量比較解析を行った。成体では、1つの系統に含まれるFP配列の発現に個体間でばらつきがあり、発現量の上昇は特定のFP配列の発現上昇によることが明らかになった。幼生のRNA-seqデータを用いた解析により、発生段階特異的にFP配列が発現することが明らかになった。(2) コユビミドリイシの蛍光を測ると、蛍光の有無による表現型の多型が存在した。ゲノムと遺伝子発現を解析すると、蛍光の有無は1つのFP配列の発現の有無と相関があり、その発現の有無はそのFP配列のゲノム上での存在の有無で起きていた。地理的に離れた集団のゲノム解析から、この1遺伝子の有無は別集団でも多型であることがわかり、蛍光の多型は古くから維持されていると考えられた。これらの結果から、成体の蛍光は「生存に必須な役割」ではなく、「多様性が要求される役割」を担う可能性を示唆された。