■概要

　沖縄科学技術大学院大学（OIST、沖縄県恩納村、学長ピーター・グルース）は、沖縄県恩納村漁業協同組合と共同で、沖縄県を代表する食用海藻である、海ぶどう（標準和名・クビレズタ）の全ゲノム解読に成功しました。海ぶどうは長さ10〜20cmにもなる緑藻の一種ですが、実は、沢山の核を含むたった１個の細胞でできている、生物の体作りという観点からとても不思議な生物です。この度、研究チームはこの巨大な単細胞海藻のゲノム解読に世界で初めて挑みました。

　その結果、海ぶどうのゲノムのサイズは、養殖・栽培されている農水産物の中でも最小クラスの2,800万塩基対で、遺伝子の数もわずか9,000ほどであることが明らかになりました（※1 ）。また、海ぶどうは野菜や果物などの陸上植物とは全く別の生物であるものの、成長に関しては類似した遺伝子が関わっている可能性が示唆されました。
本研究によって解読されたゲノム情報を利用することは、複数の学術分野における意義が見い出されたことを意味し、今後、以下のようなことが期待されます。

生物学的意義：なぜ細胞１個でこのような複雑な形作りができるのかという謎の解明
水産学的意義：沖縄県の基幹水産業へと成長中の海ぶどう養殖における栽培課題の解決
環境科学的意義：海ぶどうの仲間の生息域拡大による海の環境破壊に対する解決策の探索
　本研究成果は、2019年3月28日発行の英国の科学雑誌DNA Researchに掲載されました。
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　研究チームは、沖縄県恩納村漁業共同組合で養殖された海ぶどうからDNAを抽出し、OISTが保有する次世代型ゲノムシーケンサー（超並列シーケンサー）を駆使して、その全ゲノム配列を解読しました。

　まず、超並列シーケンサーから出力された配列データをつなぎ合わせ、全長2,800万塩基対のゲノム配列を決定しました。決定されたゲノム配列は36本の配列に95%の塩基が含まれており、各遺伝子がどのようにゲノム上に配置されているか知る上で有用な情報を得ることができます。

　次に、ゲノム上に見つかった9,311個の遺伝子の中から海ぶどうに特異的な特徴を探しました。その結果、タンパク質の細胞内の配置を制御する遺伝子が失われつつある一方で、細胞核の物質の出入りを制御する遺伝子や、陸上の緑色植物で生活環境や葉の形作りなどを制御するTALE型ホメオボックス遺伝子（※3）などが多様化していることがわかりました。

　これらの結果は、巨大な単細胞生物である海ぶどうの形作りが、多細胞生物や微細な単細胞生物とは異なるメカニズムでタンパク質を必要とされる部位に配置したり、細胞核自体が物質の輸送を制御することで実現されていることを示唆しています（※4）。一方で、海ぶどうが単細胞生物でありながら、巨大で複雑な体の構造を獲得したきっかけには、陸上植物と同様にTALE型ホメオボックス遺伝子の増加が鍵となった可能性が示唆されました。

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■今回の研究成果のインパクト・今後の展開


　本研究で解読された海ぶどうのゲノム配列と遺伝子の情報を用いることで、生育不良に陥った個体ではどのような遺伝子の働きが過剰なのか、または欠如しているのか判定できるようになります。海ぶどうの健康を遺伝子レベルで診断する枠組みが整えられたことで、生育不良を引き起こす環境要因を解消する取り組みや、生育不良を起こしにくい品種の選別と作出が可能になります。このことは、地球温暖化などで一層課題が多くなることが予想される海ぶどう養殖への改善策を提供することとなるでしょう。また、巨大な単細胞生物が複雑な形を作り上げる仕組みを解き明かすための研究基盤が確立されたことで、将来的には粒の大きさや数などを自在に制御することも可能になることが期待されます。さらに、本研究論文の共著者で、OISTマリンゲノミックスユニットのグループリーダーである將口栄一博士は、「本研究で得られたゲノム情報は、海ぶどうを対象とした学術的、水産学的利用のみならず、外来種問題を引き起こしている近縁な海藻の繁殖対策にも有益な知見をもたらすかも知れません。」と述べ、本研究成果がもたらしうるさらなる意義について語りました。


Okinawan Sea Grapes Reveal Secrets of Plant Evolution
https://www.oist.jp/ja/node/33757