楊億

研究テーマ

Peranema EST　解析による植物型遺伝子探索および分子系統解析

研究背景

二次共生による色素体の獲得は真核生物進化のどの段階で起こったのだろうか？Clavin　Cycleの酵素遺伝子配列から作った系統樹（Reyes-Prieto, Bhattacharya、2007）の中には、緑藻及びEuglena 、Chrorarachniophytaが非単系統であるデータが含まれる。また、その中のPRK遺伝子に関する系統樹では（Peterson et al、2005）、EuglenaがChromoalveolateと同じクレードに入る。これらの先行研究から、二次共生前後にEuglena とChrorarachniophytaと紅色系藻類の間で水平伝達が行われたと思われる。問題点としては灰色藻類と紅藻の系統関係もまだ議論する余地があるし、二次共生藻サンプリングが乏しかったため、二次共生藻共通祖先の段階で水平伝達が行われたかどうかなどが挙げられる。さらに、色素体を持たない原生生物の中にも、太古に色素体獲得を経験した後、二次的に喪失した種がかなり存在することが知られている。近年の全真核生物規模での系統解析によれば、「元」植物とも言うべき原生生物も、かつて色素体を持っていたことが示唆されている。

目的

PRK系統樹を巡って、二次共生緑藻４株＋灰色藻類３株を培養し、オリジナル配列情報を取り、系統樹の解像度をより高め、二次共生緑藻の進化関係をより正しく解明することに着目すること。

手法

培養からはじめ、RNA抽出、RT－PCRでｃDNAを作り、新規PRK遺伝子共通primerを設計し、PCR実験で灰色藻類２－３株＋二次共生緑藻２－３株の配列情報を入手することを試みる。

材料

Glaucocystis nostochinearum SAG 16.98
Glaucocystis nostochinearum SAG 299-1
Cyanophora paradoxa NIES-547
Eutreptiella gymnastica NIES 381
Euglena gracilis　strain Z,UCLA devivative
Gymnochlora stellata CCMP2057
Lotharella globosa CCMP2058

参考文献

Petersen, J., Teich , B., Cerff, R., Brinkmann, H., 2006. A “Green”Phosphoribulokinase in Complex Algae with Red Plastids: Evidence for a Single Secondary Endosymbiosis Leading to Haptophytes, Cryptophytes,Heterokonts, and Dinoflagellates. J Mol. Evol. 62:143-157
Reyes-Prieto,A., Bhattacharya D.,2007. Phylogeny of Calvin cycle enzymes supports Plantae monophyly. Mol.Phy.Evol.45:384-391

(中文)

研究背景

真核生物的二次共生质体的获得到底是在进化的哪一阶段发生的？通过对编码卡尔文循环的酶的各种基因序列进行整合作出的分子系统树进行分析（Reyes-Prieto, Bhattacharya、2007），绿藻以及Euglena和Chrorarachniophyta（跟绿藻二次共生的藻类）并没有构成单系统。对卡尔文循环中的PRK（磷酸核酮糖激酶）的分子系统树分析（Peterson et al、2005），Euglena被列入了Chromoalveolate（跟红藻二次共生的藻类）构成的分枝上。通过这些研究，说明了在与绿藻进行二次共生之前或之后Euglena和Chrorarachniophyta还跟红藻进行了水平基因转移。至于仍未解决的问题之一，首先，跟蓝细菌靠拢的灰藻跟红藻的系统位置仍未确定下来。其次，跟绿藻二次共生的藻类的数据过于不足导致无法无法判断水平基因转移与二次共生是谁先谁后，等等。再次，没有质体的原生生物当中，在太古时代有取得过质体的经历，然后又丢失了质体，这样的生物也越来越多地被发现。从近年的全真核生物规模的系统树分析也能说明，这些或许该叫“前”植物的原生生物也是有过质体的。

目的

以PRK系统树为中心，通过培养绿藻二次共生藻类4株跟灰藻的3株，取得原创的基因序列，利用这些序列将PRK的系统树的解析度进行优化，得出更为可靠的二次共生进化关系。

手法

从培养开始，进行RNA抽提，通过PT-PCR制作cDNA。通过设计原创的PRK基因primer来摸索PCR实验条件，求灰藻和与绿藻二次共生藻类的若干株的基因序列数据。