植物の多細胞体制進化の鍵となったゲノム進化の特定

植物多细胞系统进化关键基因组进化的鉴定

• 批准号: 18017010
• 负责人: 西山 智明
• 金额: $ 4.29万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research on Priority Areas
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-18017010/
• 关键词: 多細胞体制; 相同遺伝子; 系統解析; 植物ホルモン; 転写因子; 信号伝達系; 全ゲノムショットガン配列; 発生; 遺伝子重複; 複雑化

ヒメツリガネゴケ、イヌカタヒバの全ゲノムショットガンシークエンスリード断片配列データから相同遺伝子の配列を探索、構造を予測し、データベースから探索した相同遺伝子の配列ととも遺伝子系統樹を再構築するシステムを作成した。系統解析については、基礎生物学研究所生物進化研究室と共同で進め、被子植物で発生に関わる遺伝子を含む460遺伝子ファミリーについて系統解析を行った。結果として、シロイヌナズの発生に関わる遺伝子の約80%についてヒメツリガネゴケでもオーソログ候補が見つかり陸上植物進化の初期から保存されていることがわかった。さらに、遺伝子ファミリーを構成する遺伝伝子が、系統の分岐後に系統毎に遺伝子数を増加させている例が転写因子などに多数見つかった。また、ほとんどの系統で数が少数に維持されている遺伝子群は、細胞周期、細胞骨格、クロマチン修飾、光シグナル伝達に関わる因子に多かった。こうした遺伝子は、植物の生命活動維持に本質的に関わる物であって、ヒメツリガネゴケでは少数しかないが、被子植物の系統では多数に増えているような遺伝子が2倍体の多細胞体制の進化、特に2倍体の複雑化に関与していると予想される。上記系統解析で浮かび上がって来た植物ホルモン、ジベレリン信号伝達系について、ヒメツリガネゴケでは、被子植物と同様のジベレリン信号伝達系は働いていない事を明らかにした。5'SAGEに加え、計画班「下等植物の進化・多様性に関するゲノム研究」と共同で2倍体1ライブラリー1倍体4ライブラリーについて454システムを用いた3'末端配列決定を行い、各ライブラリーについて約40万個のmRNAの3'末端配列を決定した。このデータと、国際コンソーシアムとJGIと共同で進めたヒメツリガネゴケ概要ゲノム上の遺伝子を対応づけることで2倍体特異的に発現している遺伝子の同定を進めつつある。

我们创建了一个系统，从苔藓植物立碗藓（Physcomitrella Physalis）全基因组鸟枪序列的读取片段序列数据中搜索同源基因序列，并从数据库中搜索到同源基因序列，并预测其结构。使用从数据库中搜索到的同源基因的序列重建基因系统发育树。在系统发育分析方面，我们与国立基础生物学研究所生物进化实验室合作，对被子植物中包括参与发育的基因在内的460个基因家族进行了系统发育分析。结果发现，拟南芥中大约80%参与发育的基因在苔藓立碗藓中具有候选直系同源物，这表明它们从陆地植物进化的早期阶段起就被保守了。此外，还发现了许多例子，例如转录因子，其中组成基因家族的基因数量在谱系分歧后在每个谱系中增加。此外，大多数谱系中数量较少的基因组大多与细胞周期、细胞骨架、染色质修饰和光信号转导等相关因素有关。这些基因本质上参与维持植物的生命活动，虽然在立碗藓中只有少数，但由于二倍体、多细胞系统的进化，它们在被子植物谱系中大量增加。预计涉及二倍体复杂性。关于从上述系统发育分析中出现的植物激素赤霉素信号转导系统，可知与被子植物相同的赤霉素信号转导系统在苔藓植物立碗藓中不起作用。除5'SAGE外，我们还与“低等植物进化与多样性基因组研究”规划组合作，利用454系统对1个二倍体文库和4个单倍体文库进行了3'端测序。每个文库大约测定了 400,000 个 mRNA。通过将这些数据与与国际联盟和 JGI 联合开发的立碗藓属基因组上的基因相关联，我们正在着手鉴定在二倍体中特异性表达的基因。

项目成果

The genome of the moss Physcomitrella patens reveals evolutionary insights into the conquest of land by plants

苔藓植物小立碗藓（Physcomitrella patens）的基因组揭示了植物征服土地的进化见解

• 发表时间: 2008
• 期刊: Science 319
• 作者: Stefan A. Rensing;Daniel Lang;Andreas D. Zimmer;Astrid Terry;Asaf Salamov;Harris Shapiro;Tomoaki Nishiyama;Pierre-Francois Perroud;Erika Lindquist;Yasuko Kamisugi;Takako Tanahashi,;Keiko Sakakibara;Tomomichi Fujita;Kazuko Oishi;Tadasu Shin-I
• 通讯作者: Tadasu Shin-I

ヒメツリガネゴケゲノム解析の進展

立碗藓基因组分析研究进展

• 发表时间: 2007
• 作者: 西山智明;他
• 通讯作者: 他

Toward a better understanding of Physcomitrella patens genome

更好地了解小立碗藓基因组

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Nishiyama;et. al.
• 通讯作者: et. al.

清水健太郎・長谷部光泰監修 植物の進化:基本概念からモデル生物を活用した比較・進化ゲノム学まで 3-1「発生遺伝子の進化」

清水健太郎、长谷部光康 指导 植物进化：从基本概念到使用模式生物的比较基因组学和进化基因组学 3-1“发育基因的进化”

• 发表时间: 2007
• 作者: 長谷部光泰;他
• 通讯作者: 他

Toward a better understanding of the Physcomitrella patens genome

更好地了解小立碗藓基因组

• 发表时间: 2007
• 作者: T. Nishyama;et. al.
• 通讯作者: et. al.