Analyses of receptor-like kinases and the ligands in zyganematophycean algae towards the understanding of the terrestrialization of land plants

对接合藻中的受体样激酶和配体进行分析，以了解陆地植物的陆生化

• 批准号: 20K21451
• 负责人: 関本 弘之
• 金额: $ 4.16万
• 依托单位: Japan Women's University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2020
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2020-07-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21451/
• 关键词: アオミドロ; ヒメミカヅキモ; ミカヅキモ; 受容体型キナーゼ; ペプチドリガンド; 受容体; RLK; ホシミドロ目

本研究は、陸上植物にもっとも近縁な接合藻類に注目し、植物の多細胞化と陸上進出に必須であった細胞間コミュニケーションの端緒を明らかにすることを目的としている。そのため、ヒメミカヅキモ、アオミドロを用いて、特にRLK遺伝子に注目した研究を進めている。ヒメミカヅキモのゲノムから、有性生殖期に顕著に発現量が高まる5つのRLK遺伝子を見出した。その中でも、c3291_RLK遺伝子に注目し、遺伝子破壊株の作出を進めた。この遺伝子はゲノム中に全く同じ配列を持つコピーが複数存在しており、－型細胞から２株の完全に遺伝子が破壊された株を取得したが、＋型で破壊を試みた株では野生型配列が残っていた。有性生殖試験を行ったところ、遺伝子破壊株を含む全ての組み合わせでは、野生株同士と比較してペア形成や接合子を形成する割合は低下し、有性生殖の進行が顕著に抑制された。糸状性のアオミドロSpirogyra parvulaについて、ゲノムDNAを抽出し、得られたショートリードデータとNanopore long read dataをアセンブルした結果、total scaffold sizeが約56.6 Mb, scaffold数が32、Scaffold N50が2.66 Mb程度であると推定された。また、アセンブルされたゲノムから予測された176種のRLK遺伝子の存在を見出し、それらの機能を逆遺伝学的に解析するため、遺伝子導入系の確立を試みた。ヒメミカヅキモでの形質転換において有効であったCab遺伝子の相同遺伝子を探索し、そのプロモーターを取得した。さらにアオミドロ用にコドン使用頻度を合わせたgfp遺伝子を合成し、プロモーター下流に連結した。このコンストラクトをパーティクルガンでアオミドロに撃ち込んだところ、緑色蛍光を発する細胞を確認した。

这项研究的重点是与陆生植物最接近的藻类，旨在阐明细胞间通信的起源，这对于植物的多细胞化和土地发展至关重要。因此，正在使用糖浆糖浆和综合需要进行研究，该糖浆尤其是RLK基因。我们发现，在有性繁殖阶段，从Mikazu Sardine的基因组中，有性繁殖的五个RLK基因显着增加。其中，我们专注于C3291_RLK基因，并开始创建基因干扰菌株。该基因有多个基因组中完全相同的序列，并且从–型细胞中获得了两个完全破坏的菌株，但野生型序列仍保留在试图破坏 +-type的菌株中。性生殖测试表明，与野生菌株相比，在包括基因破坏菌株在内的所有组合中，配对和合子形成的比例降低，性繁殖的进展得到了显着抑制。将基因组DNA用于丝状螺旋藻parvula，并组装了所获得的简短读取数据和纳米孔长读取数据，并且估计总脚手架大小约为56.6 Mb，脚手架数为32，脚手架为32，支架N50约为2.66 MB。此外，我们发现了从组装的基因组中预测的176个RLK基因的存在，并试图建立一个基因转移系统以逆转遗传分析其功能。搜索了驾驶室基因的同源基因，可有效与Himemikazukimo进行转化，并获得了启动子。此外，在启动子的下游合成并结扎了氨基形的GFP基因，该基因的aomidros具有密码子使用频率。当用粒子枪发射该构建体中的芳岛时，可以看到散发绿色荧光的细胞。

项目成果

ヒメミカヅキモBELL1遺伝子の有性生殖過程における機能解析

Himemikazukimo BELL1基因在有性生殖过程中的功能分析

• 发表时间: 2022
• 作者: 中務胞;宮本純;藤澤信義;夏目里恵;三浦詩織;阿部学;三輪美樹;中村克樹;崎村建司;笹岡俊邦;專田梨瑛子，加来 卓也，川井 絢子，西山 智明，関本 弘之，榊原 恵子
• 通讯作者: 專田梨瑛子，加来 卓也，川井 絢子，西山 智明，関本 弘之，榊原 恵子

ヒメミカヅキモ種内にみられる大規模なゲノムサイズ変異の進化的起源

Himemikazukimo 物种内大规模基因组大小变异的进化起源

• 发表时间: 2021
• 作者: 川口也和子;土金勇樹;田中啓介;太治輝昭;豊田敦;西山智明;関本弘之;土松隆志
• 通讯作者: 土松隆志

ヒメミカヅキモにおける蛍光標識CenH3タンパク質の発現による染色体可視化

通过表达荧光标记的 CenH3 蛋白在中华木中进行染色体可视化

• 发表时间: 2021
• 作者: 渡辺実咲;村田隆;堤元佐;大友康平;根本知己;西山智明;土金勇樹;関本弘之
• 通讯作者: 関本弘之

アオミドロ属Spirogyra parvulaのゲノム解析から探る接合藻類単細胞化と遺伝子喪失

通过小水绵基因组分析探索接合菌单细胞化和基因丢失

• 发表时间: 2023
• 作者: 西山智明;池谷 仁里;高野 智之;坂山 英俊;関本 弘之
• 通讯作者: 関本 弘之

多細胞接合藻アオミドロ属Spirogyra parvulaゲノムの解読と単細胞性接合藻および陸上植物との比較解析

对多细胞接合植物小水绵的基因组进行测序，并与单细胞接合植物和陆地植物进行比较分析。

• 发表时间: 2023
• 作者: 西山智明;池谷 仁里;高野 智之;坂山 英俊;関本 弘之
• 通讯作者: 関本 弘之