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
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20K15585
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Basic Section 40030:Aquatic bioproduction science-related
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| Research Institution | Fukui Prefectural University |
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Principal Investigator |
山田 和正 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 助教 (20778401)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥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)
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| Keywords | 栄養細胞 / 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 / 二形態性生活史 / セルソーター / 環境順応 / ピコ藻類 |
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| 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．
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| 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．
前年度までの細胞増殖解析から，不動性ステージと遊泳性ステージの混在株中では，現在用いている人工海水を用いた培養条件下では，どちらのステージも独立に細胞増殖をしている可能性が示されていた．検証が不十分であった遊泳性ステージの細胞分裂について，形態学的な解析を進めた結果，核を2つ持ち，鞭毛数が倍加している分裂中の細胞が顕微鏡下で捉えられた．これは遊泳性ステージが二分裂により細胞増殖をしている直接的な証拠と考えられるが，単離した遊泳ステージについては安定な継代培養には至っておらず，培養条件の検討を進める必要がある．
また，研究対象の株と分子系統的にごく近縁で，不動性ステージを進化の過程で二次的に失ったと推測されている培養株の遊泳性ステージと，両ステージ混在株中の遊泳性ステージについて形態学的な比較を進めた．その結果，遊泳性ステージのみからなる株と比べ混在株中の遊泳性ステージは葉緑体の体積が顕著に小さいという結果が得られた．今後，両者の光合成や混合栄養の活性について検証を進めることで，生理生態学的な戦略の違いとの関連を精査する．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
混在株中の不動性ステージおよび遊泳性ステージの細胞増殖やステージ転換に関する動態，また細胞形態学的な比較解析は順調に進展したが，遺伝子発現の比較解析については，混在株中から単離した遊泳性ステージの培養や，両ステージの分離・濃縮の操作が難航し，本研究費の補助事業期間を1年延長することとなったため．
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| Strategy for Future Research Activity |
2023年度は，途中段階にある発現遺伝子のステージ間比較を集中的に進める．遊泳性ステージの細胞密度が極めて低いという問題があったが，混在株中の培養上清に遊泳性ステージが集積していることが確認されたことから，大量に培養した混在株の上清を回収することで遊泳性ステージを予め濃縮した細胞懸濁液を作製後，セルソーターによる細胞分取を行うことで対処する．
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
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[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.
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Journal Title
Phycological Research
Volume: 68
Issue: 2
Pages: 178-182
DOI
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Peer Reviewed
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