セミナー情報

陸上植物とシャジクモ藻類を合わせた単系統群をストレプトファイツ類と呼ぶが、これは緑藻類など他の緑色植物からと7億３千万年乃至12億１千万年前に分かれたと考えられている。シャジクモ藻類には６つの目が認識されており、そのうちシャジクモ目、コレオケーテ目、接合藻目は他の3つの目より陸上植物に近縁であると考えられている。シャジクモ目は特に複雑な器官・組織分化を示す。すなわち、光合成を行う葉状体、藻体を基質に固定しおそらく養分を輸送する仮根、さらに生卵器及び造精器の生殖器官を形成する。シャジクモ(Charabraunii)は、比較的小さな藻類で実験室内で数週間で生殖に達する雌雄同株で自殖可能である。このため、シャジクモは進化研究のモデルの有力な候補である。我々は、シャジクモの単藻培養を確立し、ゲノム解読を行った。得られたアセンブリーは11,808scaffoldに分かれた計1.75 Gbpであり、その半分は上位234本の2.26 Mb以上の長さを持つscaffoldに含まれる。RNA-seqのデータと陸上植物のアミノ酸配列との類似性を用いた遺伝子構造予測によって36,887個の遺伝子モデルが35,883個の座位に予測された。植物の遺伝子のホモログがあるか検索すると大抵は発見する事ができた。例えば、NACやLEAFY転写因子や、オーキシン関連遺伝子、光受容体HD-Zipの4つのサブファミリーなど。とくに、ヒメツリガネゴケのゲノムには見つからなかったファミリーの遺伝子群をいくつか見いだした。例えば、LEAVES1/ROUGH SHEATH2/PHANTASTICA (ARP)型のMyb 転写因子、AP2サブファミリーの転写因子、ストリゴラクトンの整合性に関わるシトクロームP450をコードするMAX1, バーナリゼーションに関与するVIN3, 概日リズムから花成の制御に関わるGIGANTEAなどが見つかった。

本ゲノム情報はどの遺伝子が植物の陸上進出以前に獲得されて、陸上生活への適応で重要な役割を果たしたかを解明するのに役立つと考える。

Land plants and charophycean green algae comprise a monophyletic group called Streptophytes, which diverged 1210-730 MYA from other green plants. Among the six orders of charophyceans, Charales, Coleochaetales, and Zygnematales are considered closer to land plants than the other three. Charales shows especially complex organ differentiation, namely, green thali that facilitates photosynthesis, rhizoids that anchor the alga to the basement and presumably transfer nutrients, and reproductive organs including oogonia (female) and antheredia (male). Charabraunii is a relatively small monoeicous alga in Charales, which we can culture in laboratory condition and induce reproductive organs in several weeks. Thus, C. braunii is a potential model for evolutionary studies. We established unialgal cultures of C. braunii and sequenced their genomes. The assembly we obtained consisted of 1.75 Gbpin 11,808 scaffolds, with N50 of 234 and L50 of 2.26 Mb long. Gene prediction using RNA-seq data and homology to plant proteomes resulted in 36,887 gene models in 35,883 loci. When we searched for “plant” gene homologs, we found many of those including NAC and LFY transcription factors, auxin related genes, photoreceptors, and the four subclasses of HD-zip genes. Notably, we found several class of genes in C. braunii that we didn’t find in Physcomitrella patens, namely ASYMMETRIC LEAVES1/ROUGH SHEATH2/PHANTASTICA (ARP)-type Myb transcription factor, AP2-type transcription factor, MAX1 P450 involved in strigolactone synthesis, VIN3, and GIGANTEA. This genome information extend our understanding which gene predate landing of plants and which gene could have played important role in the colonization on lands.