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分子進化速度の上昇がもたらす進化イノベーション：水生植物における平行的形態特殊化

分子进化速率提高带来的进化创新：水生植物的平行形态特化

基本信息

批准号：
18J40090
负责人：
片山なつ
金额：
$ 2.58万
依托单位：
Chiba University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18J40090/
关键词：
水生植物分子進化速度突然変異率分子進化

项目摘要

本研究は、水生植物の中でも特異な環境に生育し、特有の形態を共通して獲得しているカワゴケソウ科とウキクサ類を対象とし、独立した２つの分類群間における進化の共通性を探ることを目的とした。1. カワゴケソウ科の分子進化学的解析カワゴケソウ科植物と姉妹群のセイヨウオトギリ、外群のアマについて、ゲノムワイドに遺伝子配列を取得し分子進化学的解析を行なった。その結果、カワゴケソウ科で２度の突然変異率の上昇が検出され、１度目は科が起源したタイミング、２度目は科内で多様化が始まったタイミングと一致していた。また、２度の突然変異率上昇のタイミングで正の選択圧を受けた遺伝子群を特定し、１度目は科が新規環境へ進出した際に紫外線照射量が上昇したこと、２度目は茎頂分裂組織の維持機構の変更が突然変異率上昇に寄与している可能性が示唆された。これらの成果を論文（Katayama et al. 2022. Communications Biology）として出版した。2.ウキクサ類の分子進化学的解析同様にウキクサ類についても分子進化速度の上昇を検証した。ウキクサ亜科全５属８種と比較対象のサトイモ科２種（アンスリウム、ボタンウキクサ、タロイモ）、外群ショウブ科のAcorus americanusを材料とし分子進化学的解析を行なった。その結果、ウキクサ亜科における分子進化速度の上昇は、亜科の出現時とさらに亜科の中で２回の計3回、突然変異率の上昇が起きたと推定された。さらに、カワゴケソウ科とウキクサ類の進化速度上昇の共通項を探るため、進化速度上昇時に正の選択圧を受けた遺伝子群を探索した。その結果、生体内で酸化還元反応に関わる遺伝子群で、共通して選択圧を受けたことがわかった。これらの結果は、水生環境におけるストレスが突然変異率の上昇に関与している可能性を示唆しており、今後詳細な解析が期待される。

The purpose of this study is to explore the commonality of evolution among taxa of aquatic plants in specific environments. 1. The molecular evolution analysis of the family As a result, there are two degrees of sudden variation in the rate of detection, one degree of origin, and two degrees of diversity within the family. The possibility of sudden increase in the rate of variation of the shoot apex and the maintenance mechanism of the shoot apex division is indicated by the increase in the amount of ultraviolet radiation during the period of entry into and exit from the new environment. Katayama et al. 2022. Communications Biology). 2. The analysis of molecular evolution of 8 species belonging to 5 genera of the family Acorus americanus, 2 species belonging to the family Acorus americanus and 2 species belonging to the family Acorus americanus. The result is that the molecular evolution rate of the family increases, the family appears in the middle of the family, and the family suddenly increases. The common term of the evolution speed increase of the class is explored. When the evolution speed increases, the positive selection pressure is explored. The results of acidification in vivo are similar to those of the control group, the common control group and the control group. These results indicate the possibility of a sudden increase in the rate of variability in the aquatic environment, and we look forward to a detailed analysis in the future.