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藻類の葉緑体が成立する途中段階を発見

2020/02/28

筑波大学 計算科学研究センター 稲垣祐司教授、生命環境系 石田健一郎教授、国立科学博物館 動物研究部 谷藤吾朗研究主幹、東北大学 大学院生命科学研究科 中山卓郎助教、東京大学 アジア生物資源環境研究センター 岩滝光儀准教授らの研究グループは、渦鞭毛藻の新規系統であるMGD株とTGD株を発見し、両種において、細胞内共生をした藻類が葉緑体として遺伝的に統合される中途段階を見出しました。

光合成をおこなう真核生物(いわゆる藻類)の中には、細胞内共生した緑藻あるいは紅藻を葉緑体化した系統が複数あります。細胞内共生した緑藻や紅藻は葉緑体のみを残し、宿主細胞の一部となります。葉緑体化の過程では、共生した藻類が遺伝的にも宿主細胞に統合されますが、これまで適切な研究対象がなく、葉緑体化に必要な遺伝的な統合過程の詳細は不明のままでした。

本研究では渦鞭毛藻MGD株とTGD株の細胞内構造を精査し、渦鞭毛藻細胞内の葉緑体周辺に核のような構造を発見しました。その中にはDNAが存在し、それは共生藻由来の残存核(ヌクレオモルフ)であることが明らかとなりました。ヌクレオモルフはこれまで、クロララクニオン藻とクリプト藻でしか見つかっておらず、MGD株とTGD株は30年ぶりのヌクレオモルフをもつ新規系統の発見となります。また、網羅的な遺伝子解析により、多数の遺伝子が共生体核ゲノムから宿主核ゲノムへ転移していること、すなわち宿主細胞は共生藻を葉緑体として遺伝的に制御していることが判明しました。

図 本研究で発見された渦鞭毛藻。光学顕微鏡写真で左下がMGD株、右上がTGD株。

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