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サンゴ礁で繁栄する褐虫藻共生システムの体系的理解:学際的研究体制によるアプローチ

Research Project

Project/Area Number 21H04742
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (A)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
Research InstitutionFisheries Research and Education Agency

Principal Investigator

山下 洋  国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(長崎), 主任研究員 (00583147)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 酒井 隆一  北海道大学, 水産科学研究院, 教授 (20265721)
井上 菜穂子  日本大学, 生物資源科学部, 准教授 (00509515)
神保 充  北里大学, 海洋生命科学部, 教授 (10291650)
新里 宙也  東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (70524726)
小池 一彦  広島大学, 統合生命科学研究科(生), 教授 (30265722)
横田 秀夫  国立研究開発法人理化学研究所, 光量子工学研究センター, チームリーダー (00261206)
將口 栄一  沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, グループリーダー (90378563)
Project Period (FY) 2021-04-05 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥41,990,000 (Direct Cost: ¥32,300,000、Indirect Cost: ¥9,690,000)
Fiscal Year 2024: ¥9,490,000 (Direct Cost: ¥7,300,000、Indirect Cost: ¥2,190,000)
Fiscal Year 2023: ¥9,360,000 (Direct Cost: ¥7,200,000、Indirect Cost: ¥2,160,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2021: ¥14,560,000 (Direct Cost: ¥11,200,000、Indirect Cost: ¥3,360,000)
Keywords褐虫藻 / サンゴ礁生態系 / 共生 / 共生体 / サンゴ / シャコガイ / サンゴ礁
Outline of Research at the Start

共生体は異なる生物の生命現象が複雑に絡み合い、あたかも一つの生物のようにふるまう。海の熱帯雨林とも称されるサンゴ礁では、刺胞動物のサンゴや二枚貝のシャコガイが褐虫藻と呼ばれる藻類と共生して繁栄している。この「褐虫藻共生システム」はいったいどのように成り立っているのか?本研究では、観察により得られた「現象」に関与する「物質」の詳細を明らかにし、それら物質の共生体内での「局在・分布・遷移」を可視化することで、生命現象が複雑に絡み合う褐虫藻共生システムを体系的に理解する。

Outline of Annual Research Achievements

海の熱帯雨林とも称されるサンゴ礁では、刺胞動物のサンゴや二枚貝のシャコガイが褐虫藻と呼ばれる微細な藻類と共生して繁栄している。本研究では、観察により得られた「現象」に関与する「物質」の詳細を明らかにし、それら物質の共生体内での「局在・分布・遷移」を可視化することで、生命現象が複雑に絡み合う褐虫藻共生システムを体系的に理解することを目的とする。令和5年度は、令和4年度夏季の異常な高水温のため実施できなかったシャコガイ類を用いた水槽実験と遺伝子解析実験を実施した。また、染色体レベルでのシャコガイゲノムのアッセンブリに成功し、26626のタンパク質コード遺伝子が予測された。令和3,4年度に実施したシャコガイ―褐虫藻共生体の代謝物解析とイメージング質量分析顕微鏡観察から、シャコガイは自身の細胞膜脂質として褐虫藻が作り出す植物性脂質を利用していることを明らかにし、論文として公表した。また、サンゴ枝の3次元画像化にも成功し、サンゴおよび褐虫藻それぞれに特徴的な代謝物を指標としたイメージング質量分析の結果と統合することで、サンゴ内における褐虫藻の局在の可視化を行い、論文として公表した。シャコガイとサンゴそれぞれの抽出物をゲルろ過クロマトグラフィーで分画し、透析を経たものを褐虫藻培養株へ添加し、光合成活性の変化を観察したところ、シャコガイとサンゴあるいは添加した褐虫藻培養株の種ごとに、光合成活性への影響が異なっており、宿主と褐虫藻種の組み合わせごとに光合成活性の促進・抑制効果が存在する可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

令和4年度に実施できなかったシャコガイ類の飼育実験や遺伝子解析も令和5年度に実行することができ、他の実験等も概ね予定通り実行できたため。

Strategy for Future Research Activity

令和6年度は引き続き、サンゴあるいはシャコガイを用いた代謝物解析および、代謝物の組織内での局在や分布の観察を実施する。また、褐虫藻培養株を用いて褐虫藻細胞の増殖や形態変化に関与する物質の探索を継続する。さらに、3次元内部構造顕微鏡を用いてサンゴあるいはシャコガイの内部構造の観察も引き続き実施する。

Report

(4 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Comments on the Screening Results   Annual Research Report
  • Research Products

    (30 results)

All 2024 2023 2022 2021

All Journal Article (6 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (24 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Invited: 2 results)

  • [Journal Article] Assessing Molecular Localization of Symbiont Microalgae in Coral Branches Through Mass Spectrometry Imaging2024

    • Author(s)
      Sasaki Shudai、Mori Tsukasa、Enomoto Hirofumi、Nakamura Sakiko、Yokota Hideo、Yamashita Hiroshi、Goto-Inoue Naoko
    • Journal Title

      Marine Biotechnology

      Volume: 26 Issue: 2 Pages: 223-229

    • DOI

      10.1007/s10126-024-10294-z

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genes possibly related to symbiosis in early life stages of Acropora tenuis inoculated with Symbiodinium microadriaticum2023

    • Author(s)
      Yoshioka Yuki、Chiu Yi-Ling、Uchida Taiga、Yamashita Hiroshi、Suzuki Go、Shinzato Chuya
    • Journal Title

      Communications Biology

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 1-11

    • DOI

      10.1038/s42003-023-05350-8

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Smart utilization of betaine lipids in the giant clam Tridacna crocea2023

    • Author(s)
      Sakai Ryuichi、Goto-Inoue Naoko、Yamashita Hiroshi、Aimoto Naoya、Kitai Yuto、Maruyama Tadashi
    • Journal Title

      iScience

      Volume: 26 Issue: 7 Pages: 107250-107250

    • DOI

      10.1016/j.isci.2023.107250

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Different lipid compositions and their specific localization in the eggs and sperm of Acropora tenuis2023

    • Author(s)
      Goto-Inoue Naoko、Kimura Keisuke、Sasaki Shudai、Morisasa Mizuki、Mori Tsukasa、Suzuki Go、Yamashita Hiroshi
    • Journal Title

      Coral Reefs

      Volume: 42 Issue: 2 Pages: 497-506

    • DOI

      10.1007/s00338-023-02360-0

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Comparative genomics highlight the importance of lineage-specific gene families in evolutionary divergence of the coral genus, Montipora2022

    • Author(s)
      Yoshioka Yuki、Suzuki Go、Zayasu Yuna、Yamashita Hiroshi、Shinzato Chuya
    • Journal Title

      BMC Ecology and Evolution

      Volume: 22 Issue: 1 Pages: 71-71

    • DOI

      10.1186/s12862-022-02023-8

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      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Larval transcriptomic responses of a stony coral, Acropora tenuis, during initial contact with the native symbiont, Symbiodinium microadriaticum2022

    • Author(s)
      Yoshioka Yuki、Yamashita Hiroshi、Suzuki Go、Shinzato Chuya
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 12 Issue: 1 Pages: 2854-2854

    • DOI

      10.1038/s41598-022-06822-3

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      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 褐虫藻の光合成促進因子の探索2024

    • Author(s)
      湯屋瑛仁,神保充,山下洋,鈴木豪,天野春菜,安元剛
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      令和6年度日本水産学会春季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シャコガイのゲノム解読と網羅的遺伝子発現解析による共生関連遺伝子の探索2024

    • Author(s)
      内田大賀,島田剛,山下洋,藤江学,將口栄一,新里宙也
    • Organizer
      令和6年度日本水産学会春季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ウスエダミドリイシの発生に伴う卵黄タンパク質の動態2024

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      天野春菜,藤田隼輔,田沼拓己,麻生史都,安元剛,神保充,山下洋,鈴木 豪
    • Organizer
      令和6年度日本水産学会春季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 日周変動する褐虫藻のプロテオーム解析2024

    • Author(s)
      神保充,天野春菜,安元剛,山下洋
    • Organizer
      日本水産学会秋季大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] シャコガイの抽出物が褐虫藻の光合成活性に与える影響2023

    • Author(s)
      雁瀬 達乃助,山下洋,神保充,酒井隆一,小池一彦
    • Organizer
      第26回日本サンゴ礁学会大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] サンゴと褐虫藻の3次元構造の観察2023

    • Author(s)
      横田秀夫,中村佐紀子,山下洋
    • Organizer
      第26回日本サンゴ礁学会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ウスエダミドリイシの初期生活期における共生関連遺伝子2023

    • Author(s)
      善岡 祐輝,Yi-Ling Chiu,内田大賀,山下洋,鈴木豪,新里宙也
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      第26回日本サンゴ礁学会大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] サンゴと褐虫藻の3 次元構造の観察・可視化2023

    • Author(s)
      横田秀夫,中村佐紀子,山下洋
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      第32回日本バイオイメージング学会学術集会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 褐虫藻の運動を変化させるサンゴレクチンActL の機能解析2023

    • Author(s)
      横田愛永, 神保充, 天野春菜, 安元剛, 山下 洋, 鈴木 豪
    • Organizer
      令和5年度日本水産学会春季大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Endozoicomonas sp.がウスエダミドリイシおよび褐虫藻に与える影響2022

    • Author(s)
      渡邊真愛矢, 神保 充, 山下 洋, 鈴木 豪, 天野 春菜, 安元 剛
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] シャコガイ糞中の褐虫藻の形態変化2022

    • Author(s)
      山本 心, 山下 洋, 鈴木 豪, 小池 一彦
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Acropora tenuisによる褐虫藻維持におけるインテレクチン様タンパク質の機能の検討2022

    • Author(s)
      下川 花也, 湯山 育子, 山下 洋, 鈴木 豪, 天野 春菜, 安元 剛, 神保充
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] サンゴの卵・精子・幼生を構成する特徴的な脂質の解析と局在解析2022

    • Author(s)
      佐々木 周大, 木村 圭佑, 森笹 瑞季, 森 司, 山下 洋, 井上 菜穂子
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 共生開始時におけるウスエダミドリイシの異なる褐虫藻株に対する遺伝子発現応答の網羅的比較2022

    • Author(s)
      善岡 祐輝, 山下 洋, 鈴木 豪, 新里 宙也
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Acropora tenuisレクチンAtTL-2は褐虫藻の取り込みに関与する2022

    • Author(s)
      神保 充, 古川 大貴, 山下 洋, 鈴木 豪, 天野春菜, 安元 剛
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第25回大会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Marine natural products as markers for elucidating biological relationships in coral reef ecosystems2021

    • Author(s)
      Yamashita Hiroshi, Sakai Ryuichi, Ikeda Hiroki, Jimbo Mitsuru, Shinzato Chuya, Suzuki Go, Fukuoka Koki, Goto-Inoue Naoko
    • Organizer
      Pacifichem2021
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Metabolomics-mass imaging approach reveals ‘smart use’ of metabolites in giant clam Tridacna crocea2021

    • Author(s)
      Ikeda Hiroki, Goto-Inoue Naoko, Maruyama Tadashi, Yamashita Hiroshi, Sakai Ryuichi
    • Organizer
      Pacifichem2021
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] GlcNAc-binding lectin attract and select symbiotic dinoflagellates for a coral Acropora tenuis to acquire them2021

    • Author(s)
      Jimbo Mitsuru, Takeuchi Ryota, Tatsuno Remi, Yamashita Hiroshi, Suzuki Go, Harii Saki, Shinzato Chuya, Amano Haruna, Yasumoto Ko
    • Organizer
      Pacifichem2021
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      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 産卵誘発に伴って発現が変化するタンパク質2021

    • Author(s)
      神保充, 稲葉 誠, 熊谷 祐貴子, 天野 春菜, 安元 剛, 山下 洋, 鈴木 豪, 新里宙也, 波利井佐記
    • Organizer
      日本サンゴ礁学会第24回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Symbiodinium 属褐虫藻の3つの系統に対する定量PCR法の開発2021

    • Author(s)
      佐藤太紀, 小池一彦, 山下 洋, 鈴木 豪
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      日本サンゴ礁学会第24回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 系統特異的遺伝子群が駆動するコモンサンゴの進化2021

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      善岡祐輝, 鈴木 豪, 座安佑奈, 山下 洋, 新里宙也
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      日本サンゴ礁学会第24回大会
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  • [Presentation] シャコガイ糞中の褐虫藻の形態変化2021

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      山本心, 山下 洋, 鈴木 豪, 佐藤太紀, 小池一彦
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      日本サンゴ礁学会第24回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なるポリプによる選択的な褐虫藻獲得へのレクチンActLの関与2021

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      辰野怜美, 神保充, 天野春奈, 安元剛, 鈴木 豪, 山下 洋, 波利井佐記
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      日本サンゴ礁学会第24回大会
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      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Whole genome transcriptome analyses of native symbionts reveal host coral genomic novelties for establishing coral-algae symbioses2021

    • Author(s)
      善岡 祐揮, 山下 洋, 鈴木 豪, 座安 佑奈, 佐藤 矩行, 将口 栄一, 新里 宙也
    • Organizer
      14th International Coral Reef Symposium
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2021-04-28   Modified: 2024-12-25  

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