有性生殖の解明が切り拓く真核生物進化研究の新たなモデル系統「イデユコゴメ綱」

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2026-08-10 国立遺伝学研究所

国立遺伝学研究所などの研究チームは、単細胞性紅藻の一群であるイデユコゴメ綱(Cyanidiophyceae)について、これまで不明だった有性生殖を含む共通の生活環を明らかにし、真核生物進化を研究する新たなモデル系統として確立した。研究では、培養可能な4属すべてで、細胞壁を持つ二倍体と細胞壁を持たない一倍体が交互に現れる有性生殖サイクルを確認。一倍体同士の接合によって二倍体が形成され、二倍体は減数分裂によって再び一倍体を生じることを示した。さらに、高品質なゲノム・トランスクリプトーム情報や遺伝子改変技術などの研究基盤を整備し、ヒストン修飾H3K27me3や植物の花成・細胞分化に関わる転写因子が有性生殖サイクルの制御に重要であることを明らかにした。植物系統の進化初期に分岐したイデユコゴメ綱をモデルとして活用することで、真核生物に共通する生命現象と系統ごとの進化的多様性の解明が進むと期待される。


イデユコゴメ綱で明らかになった有性生殖サイクル。

<関連情報>

有性生殖サイクルにより、単細胞紅藻類シアニディオ藻類は真核生物の進化を遺伝学的に解析しやすいモデル生物として確立される Sexual life cycle establishes the unicellular red algae Cyanidiophyceae as a genetically tractable model for eukaryotic evolution

Shunsuke Hirooka,Takayuki Fujiwara,Mark Seger,Soichi Inagaki,Shota Yamashita,Dai Tsujino,Ryo Onuma,Yu Kanesaki,Satoru Watanabe,Yuu Hirose,…
The Plant Cell  Published:05 June 2026
DOI:https://doi.org/10.1093/plcell/koag148

Abstract

The thermo-acidophilic unicellular algal class Cyanidiophyceae diverged from other red algae soon after primary chloroplast acquisition. Cyanidiophyceae possess extremely simple genomes (8.7 to 17.8 Mb; approximately 4,800 to 7,800 genes), and the cell wall-less, genetically tractable strain Cyanidioschyzon merolae 10D has served as a model organism. However, its unknown sexual life cycle has limited its utility in studies of evolution and genetics. Here, we show that in the genera Cyanidioschyzon, Cyanidiococcus, and Cyanidium, the cell-walled diploid form, exclusively observed in nature, produces a cell wall-less haploid form when the culture pH is lowered, and both proliferate asexually. Cz. merolae 10D is a haploid clone that forms a cell-walled diploid through mating with other haploid clones. In addition, we generated high-quality genomic resources with phase-specific transcriptomes, identified a compact candidate mating-type region, and developed genetic manipulation systems using the cell wall-less haploids of these genera. We further uncovered phase-specific distributions of histone H3 lysine 27 trimethylation linked to haploid- and diploid-specific gene expression, including transcription factors involved in differentiation associated with sexual reproduction in plants. Additionally, biparental inheritance of organelle DNA occurs following isogamous mating of haploid cells but resolves into uniparental inheritance during diploid proliferation. These advances position Cyanidiophyceae as a powerful model lineage for studying early Archaeplastida evolution, the shared mechanisms of photosynthetic eukaryotes, and environmental adaptation.

細胞遺伝子工学
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