長期にわたる暗所従属栄養に適応したシアノバクテリアの光合成喪失の進化プロセス
适应长期暗异养的蓝藻光合作用丧失的进化过程
基本信息
- 批准号:22K19146
- 负责人:
- 金额:$ 4.16万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
- 财政年份:2022
- 资助国家:日本
- 起止时间:2022-06-30 至 2025-03-31
- 项目状态:未结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
寄生植物や菌従属栄養植物に代表されるように、光合成生物の異なる系統で光合成能力の喪失現象が多数観察されており、このことは光合成生物が自然環境下で光合成能力を喪失する進化が頻繁に起きていることを示唆している。しかし、光合成能力が失われるような進化を直接観察した報告はない。暗所でもグルコースによって従属栄養的に生育できる能力をもつシアノバクテリアLeptolyngbya boryanaを暗黒下での従属栄養条件下で長期培養(6~49ヶ月)することにより28の暗所適応株を単離した。すべての適応株は親株よりも暗所での従属栄養成長が向上し、その一方、多くの適応株で光合成成長能が失われていた。ゲノムリシーケンスの結果、28株で合計90個の変異が検出され、このうち18個の変異が単一遺伝子(LBDG_21500)に生じていた。LBDG_21500は、原核生物に広く分布するパートナースイッチング系に関わるPP2CホスファターゼRsbUをコードしている。親株から新たに単離した単独の欠損変異体の形質は、本遺伝子がこれら暗所適応株の原因遺伝子であることを確認した。野生型と単独欠損株の明暗条件でのRNA-seq 解析を行い、欠損株では光合成独立栄養条件下で光化学系 Iやフィコビリソーム等の遺伝子の転写物レベルが減少し、暗所従属栄養条件下では主に糖代謝に関わる遺伝子の転写物レベルが増加していた。これらの結果は、L. boryanaにおいてPP2CホスファターゼRsbUを構成要素とするパートナースイッチング系の作動が光合成独立栄養と従属栄養の切り替え制御で重要なはたらきをしていることを示唆している。この実験室微小進化実験は、転写制御系の変異が光合成喪失に至る進化の最初の一歩となることを示唆している。
Parasitic plants, fungi, and cultivated plants represent diverse systems of photosynthetic organisms in which loss of photosynthetic capacity has been observed in most cases, and in which loss of photosynthetic capacity in photosynthetic organisms has been observed in natural environments. The ability to synthesize light is lost. The evolution is directly observed. Under the condition of long-term cultivation (6~49 months), the plant can be isolated from the plant. The growth rate of the plant is higher than that of the parent plant, and the photosynthetic growth rate of the plant is higher than that of the parent plant. As a result, 28 strains were found to have 90 different strains, and 18 different strains were found to have a single strain (LBDG_21500). LBDG_21500 is a prokaryote with a wide range of applications. The parent plant is new, the original plant is new, the original plant is new. RNA-seq analysis of wild-type and single-damaged strains under light and dark conditions, photosynthesis-independent cultivation conditions, photochemical system, and other gene expression decreased, and dark-type cultivation conditions, sugar metabolism-related gene expression increased. L. BORYANA PP2C BORYANA BORYANA PP 2C BORYANA BORYANA The microevolution of this system is characterized by a change in the control system, a loss of photosynthesis, and a change in the initial stages of evolution.
项目成果
期刊论文数量(0)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
シアノバクテリアLeptolyngbya boryanaのrsbU欠損がもたらす暗所従属栄養生育の向上と光合成独立栄養生育の低下
蓝藻 Leptolyngbya boryana 中 rsbU 缺陷可改善暗异养生长并减少光合自养生长
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:西尾万里恵;肥田真太郎;高谷信之;山本治樹;藤田祐一
- 通讯作者:藤田祐一
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