Research Abstract

クレブソルミディウムKlebsormidium flaccidumゲノムは植物が陸上適応した初期の要因を明らかにする

Klebsormidium flaccidum genome reveals primary factors for plant terrestrial adaptation

2014年5月28日 Nature Communications 5 : 3978 doi: 10.1038/ncomms4978

植物の陸上への定着は、生命の進化において重要な出来事の1つである。本論文では、水生藻類から陸上植物への移行の初期段階の解明を目的として気生藻類であるクレブソルミディウムKlebsormidium flaccidum(車軸藻植物門クレブソルミディウム目)のドラフトゲノム配列を報告する。ゲノム配列をその他の藻類や陸上植物の配列と比較したところ、クレブソルミディウムは陸上植物に特有な遺伝子を多数獲得していることが明らかになった。実際、クレブソルミディウムは、いくつかの植物ホルモンを生産し、陸上植物における一部のホルモン情報伝達経路を構成する因子を発現していた。またクレブソルミディウムのゲノムは、強光から植物体を守る、原始的なシステムをコードしていた。クレブソルミディウムにおいて上記のような陸上植物と近縁のシステムが存在していることは、進化の過程において、この藻類が陸上の生活環境への適応に必要となる基本的な機構を獲得したことを示唆している。

堀 孝一1,2, 丸山 史人3, 藤澤 貴智4, 富樫 智章5, 山本 希5, 瀬尾 光範6, 佐藤 修正7, 山田 拓司5, 森 宙史5, 田島 直幸8, 森山 崇8, 池内 昌彦8, 渡辺 麻衣8, 和田 元2,8, 小林 康一8, 斉藤 勝和2,8, 増田 建8, 関本(佐々木) 結子9, 増口 潔6, 粟井 光一郎10 下嶋 美恵1,増田 真二1,9,11, 岩井 雅子1, 信澤 岳1,2, 成瀬 孝史11, 近藤 智11, 斉藤 洸11, 佐藤 諒一11, 村川 雅人11, 井原 雄太11, 大島(山田) 由衣11, 大高 きぬ香11, 佐藤 雅典11, 園部 耕平11 石井 翠11, 大谷 亮介11, 金森(佐藤) 美有11, 朴木 里奈11, 宮崎 大地11, 望月 仁志11, 梅津 純平5, 東 光一5, 柴田 大輔1,2, 神谷 勇治6, 佐藤 直樹2,8, 中村 保一4, 田畑 哲之12, 井田 茂9,13, 黒川 顕2,5,9 & 太田 啓之1,2,9,11

  1. 東京工業大学 バイオ研究基盤支援総合センター
  2. 独立行政法人 科学技術振興機構, CREST
  3. 東京医科歯科大学 環境遺伝生態学分野
  4. 国立遺伝学研究所
  5. 東京工業大学 生命情報専攻
  6. 理化学研究所 環境資源科学研究センター
  7. 東北大学 生命科学研究科
  8. 東京大学 総合文化研究科
  9. 東京工業大学 地球生命研究所
  10. 静岡大学 理学部
  11. 東京工業大学 生体システム専攻
  12. かずさDNA研究所
  13. 東京工業大学 地球惑星科学専攻
The colonization of land by plants was a key event in the evolution of life. Here we report the draft genome sequence of the filamentous terrestrial alga Klebsormidium flaccidum (Division Charophyta, Order Klebsormidiales) to elucidate the early transition step from aquatic algae to land plants. Comparison of the genome sequence with that of other algae and land plants demonstrate that K. flaccidum acquired many genes specific to land plants. We demonstrate that K. flaccidum indeed produces several plant hormones and homologues of some of the signalling intermediates required for hormone actions in higher plants. The K. flaccidum genome also encodes a primitive system to protect against the harmful effects of high-intensity light. The presence of these plant-related systems in K. flaccidum suggests that, during evolution, this alga acquired the fundamental machinery required for adaptation to terrestrial environments.

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