A new light energy flow model connecting from sunlight to marine ecosystem

2018 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 15H02800
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 一般
• Research Field: Environmental dynamic analysis
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: Yoshizawa Susumu 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (00553108)
• Project Period (FY): 2015-04-01 – 2019-03-31
• Keywords: 海洋微生物 / ロドプシン / 微生物生態 / 光エネルギー

Outline of Final Research Achievements

In this research, the following results were obtained from genomic and metagenomic data analysis and experiments using molecular biological methods.
1. The light-adaptation strategies of marine bacteria possessing proteorhodopsin were clarified. 2. The structural analysis of Na+ and Cl- pumping rhodopsin (KR2 and NM-R3) found in marine bacteria revealed these ion transport mechanisms. 3. The functions of unknown microbial rhodopsins present in various environments were clarified.

Free Research Field

海洋微生物生態

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

地球表層の約７割を占める海洋で、どのような生物が、どのような機構を用いて太陽から光エネルギーを受容しているのか？一般的には、海洋表層に生息する植物プランクトンが光合成により光エネルギーを利用していると答えるのが常識である。しかしながら、近年の遺伝子解析手法の発展に伴い多くの海洋細菌がロドプシンを用いて太陽光からエネルギーを受け取っていることが分かってきた。本研究では、生態系を支えるエネルギー基盤である太陽光が、ロドプシンを通してどのように海洋生態系に流れ込むのかを明らかにするため、海洋細菌の持つロドプシンの網羅的探索および機能解析を実施し、複数の新規ロドプシンの機能を明らかにした。