極小の単細胞ピコ藻類における生活史ステージ転換現象の究明

• Project/Area Number: 20K15585
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
• Research Institution: Fukui Prefectural University
• Principal Investigator: 山田 和正 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 助教 (20778401)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2024-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2023)
• Budget Amount: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000); Fiscal Year 2022: ¥1,040,000 (Direct Cost: ¥800,000、Indirect Cost: ¥240,000); Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2020: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
• Keywords: 生活史 / 世代交代 / セルソーティング / 増殖 / パルマ藻 / ボリド藻 / 生存戦略 / 栄養細胞 / 二形態性生活史 / セルソーター / 環境順応 / ピコ藻類

Outline of Research at the Start

ピコ藻類（細胞直径が3 μmにも満たない極微小な単細胞藻類）の生活史として，休眠期の報告はあったが，栄養細胞期は単に細胞分裂による増殖を繰り返すと考えられてきた．しかし，ピコ藻類の一種でシリカの殻を持つパルマ藻の生活史中には，殻を持つ細胞以外にも，無殻で鞭毛を持つ細胞や，オルガネラ数が増大した細胞が確認され，それらの一部は増殖能を有することがわかってきた．これは，1種のピコ藻類が環境条件の変化に応じて生活史期を転換し，まるで別生物かのように形態を変化させ増殖し得ることを示唆している．本研究では，パルマ藻の生活史の実態，具体的には，各生活史期の適応環境と遺伝子発現パターンの違いの解明に取り組む．

Outline of Annual Research Achievements

本研究では，極域や亜寒帯海域での生態学的な重要性が示されつつあるシリカ被殻を持つパルマ藻Triparma属に注目している．本藻類は，生活史中に少なくとも二つのステージ，すなわち，シリカの殻を持ち無鞭毛の不動性ステージと，鞭毛を持ち無殻の遊泳性ステージを持つ．本研究では，両ステージの生理学的な違いとステージ転換の仕組みを理解するため，培養株を用いた研究を進めている．
発現遺伝子のステージ間比較については解析途中の段階にあるため，こちらは引き続き解析を進める必要がある．ゲノム解析から本種の混合栄養能が示唆されていること，前年度に得られた結果「遊泳性ステージのみからなる株と比べ、遊泳ステージと不動ステージ混在株中では，遊泳性ステージの葉緑体体積が顕著に小さい」ことに基づき，蛍光ビーズおよびシアノバクテリアを餌とした混合栄養能の検証に取り組んだ．フローサイトメーターを用いて，各生物種および蛍光ビーズの散乱光と蛍光のプロパティを特徴付けることで，混合栄養性の検証手法を概ね確立するに至った．ただし，細胞固定液の組成と固定時間が蛍光強度に影響することが示されたため，この点について追加の検討を加え，最終的なデータ取得を進める．

Research Products

• [Journal Article] New clade of silicified bolidophytes that belong to Triparma (Bolidophyceae, Stramenopiles). (2020)
  • Author(s): Yamada, K., Sato, S., Yamazaki, M., Yoshikawa, S., Kuwata, A., & Ichinomiya, M.
  • Journal Title: Phycological Research Volume: 68 Issue: 2 Pages: 178-182
  • DOI: 10.1111/pre.12413
  • Peer Reviewed
• [Presentation] 珪藻の進化・繁栄の謎を握る未知の藻類:パルマ藻の生物学 (2023)
  • Author(s): [桑田晃,伴広輝,中村洋路,山田和正,佐藤晋也,吉川伸哉,緒方博之,一宮睦雄]
  • Organizer: 日本海洋学会2023年度秋季大会
• [Presentation] パルマ藻と未記載藻スケールパルマ藻の微細構造学的比較 (2020)
  • Author(s): 山田和正、佐藤晋也、吉川伸哉、桑田晃、一宮睦雄
  • Organizer: 2020年日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同学会
• [Presentation] 新規に分離されたパルマ藻Tetraparma属の分子系統解析 (2020)
  • Author(s): 新川裕大、山田和正、吉川伸哉、桑田晃、一宮睦雄、佐藤晋也
  • Organizer: 日本植物学会第84回大会