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。

这项研究的重点是合子藻类，它是陆地植物最近的亲戚，旨在阐明细胞间通讯的开始，这对于植物成为多细胞并在陆地上扩张至关重要。因此，我们正在利用 Himemikazukimo 和 Aomidoro 进行以 RLK 基因为中心的研究。我们从中华立碗藻基因组中发现了5个RLK基因，它们的表达量在有性生殖期间显着增加。其中，我们重点关注 c3291_RLK 基因，并着手创建基因破坏的菌株。该基因在基因组中有多个拷贝，序列完全相同，我们从-型细胞中获得了两个基因完全被破坏的菌株，但我们试图用+型细胞破坏该基因的菌株是野生型。阵法依旧。当我们进行有性繁殖测试时，我们发现在所有组合中，包括基因破坏的菌株，配对形成和受精卵形成率均低于野生型菌株，并且有性繁殖的进展受到显着抑制。从丝状水绵中提取基因组DNA，将得到的短读数据和Nanopore长读数据进行组装，结果支架总大小约为56.6Mb，支架数量为32个，Scaffold N50约为2.66Mb。估计是有的。我们还发现了从组装的基因组中预测的176个RLK基因的存在，并尝试建立一个基因转移系统，利用反向遗传学分析它们的功能。我们寻找了一个能有效转化中华栲树的Cab基因的同源基因，并获得了其启动子。此外，我们以与Aomidoro相同的密码子使用频率合成了gfp基因，并将其连接到启动子下游。当用粒子枪将该构建体射入 Aomidoro 时，观察到发出绿色荧光的细胞。

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