「モデル海藻」確立

Research Project

Project/Area Number	22K19308
Research Category	Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
Allocation Type	Multi-year Fund
Review Section	Medium-sized Section 44:Biology at cellular to organismal levels, and related fields
Research Institution	Nagoya University
Principal Investigator	五島剛太名古屋大学, 理学研究科, 教授 (20447840)
Project Period (FY)	2022-06-30 – 2025-03-31
Project Status	Granted (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help	¥6,370,000 (Direct Cost: ¥4,900,000、Indirect Cost: ¥1,470,000) Fiscal Year 2024: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000) Fiscal Year 2023: ¥1,950,000 (Direct Cost: ¥1,500,000、Indirect Cost: ¥450,000) Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Keywords	海藻
Outline of Research at the Start	動物・植物・酵母の方法論を適用し、海藻の分子細胞生物学の基盤確立に挑戦する。もし研究が成功すれば、モデル動植物で日常的に行われている実験が可能になる系が初めて立ち上がることになり、波及効果は大きい。海藻の発生、細胞生理、環境応答、受精などの知見の蓄積を加速させるなど、これまでの海藻の生物学の体系を大きく変革させる潜在性を有する。また、モデル海藻と共生細菌から生理活性物質「海藻ホルモン」を見つけ出すことで創薬分野などへの貢献が見込めるなど、研究成果の多分野への波及が見込める。
Outline of Annual Research Achievements	モデル動植物（線虫、シロイヌナズナ等）は、ヒトの体の発生、病気の理解や、植物育種のための基盤技術創生などに大きな貢献を果たしてきたが、海藻については、モデル実験系が存在しないことで、発生、細胞生理、環境応答、受精など、あらゆる分野において知見が決定的に欠けている。先端テクノロジーを使った育種を見据えて、海藻の生物学を理解するためには、実験系の構築は重要である。本研究では、実験モデルとなる海藻を確立することが目標である。モデルとしての条件として4つ考えられる。1)幅広い種に備わる特徴的な性質を有していること。2)実験室での培養が容易であること。例えば無性増殖する種は有力である。3)ライブセルイメージングや免疫染色といった細胞生物学手法が適用できること。4)分子遺伝学操作ができること。初年度、以下の成果が上がった。１）採取した海藻のうち、緑藻・ハネモについて、微小管やアクチンの免疫染色に成功し、細胞骨格がどのように発達しているかを共焦点顕微鏡で可視化することができた。２）海藻にはしばしば形態形成を制御する共生細菌が存在すると考えられている。しかし、形質転換等の操作や将来のゲノム配列の決定時には、無菌培養された海藻を使用することが望ましい。そこで、抗生物質を用いた殺菌を試したところ、抗生物質存在下ではハネモの成長が著しく阻害された。共生細菌が生育に必須の役割を担っていることが示唆された。３）ハネモの全ゲノム配列を決定すべく、DNAを抽出しシークエンシングした（葉緑体、ミトコンドリア、核）。現在、ハネモがどういった特徴的な遺伝子を有しているか、解析を進めている。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason 当初予定していた３テーマについて、いずれも進展が見られたため。
Strategy for Future Research Activity	モデルとしての条件を満たす海藻を見つけ出し基礎技術を確立するためには、（１）ハネモゲノムの解読、（２）必須共生細菌の同定、（３）細胞内ダイナミクスの可視化、は重要である。２３年度もこの3つを柱に研究を進める。特に、ハネモゲノムのRaw dataは得られたため、これを解析すればゲノムの全貌が明らかになると期待している。