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2015 Fiscal Year Annual Research Report

クロロフィル二次代謝産物を新規指標とした海洋の微細藻類食プロティストの生態の解明

Research Project

Project/Area Number 15H05607
Research InstitutionFukui University of Technology

Principal Investigator

柏山 祐一郎  福井工業大学, 環境情報学部, 准教授 (00611782)

Project Period (FY) 2015-04-01 – 2018-03-31
Keywordsクロロフィル / 水圏環境 / プロティスト / 微細藻類 / 光毒性 / シクロエノール / シクロフェオフォルバイドエノール
Outline of Annual Research Achievements

まず,昨年度の航海(調査船よこすかYK14-12航海;本研究の予備検討)で得られていた三陸沖の北太平洋の外洋の表層水試料を用いて,懸濁物の化学分析と微細藻類を捕食する候補生物の分離培養を試みた。すなわち,有光層内の表層海水の懸濁物の濾過試料からは,微子藻類に起因すると考えられるクロロフィル類(Chl-a,b,,およびc類)に加えて,プロティストによるそれら微細藻類の捕食を示唆するシクロエノール類(132,173-Cyclopheophorbide a enol[cPPB-aE]および132,173-Cyclopheophorbide b enol[cPPB-bE])が検出された。これらの比率は採水深度によって優位に変化し,現場における捕食プロセスとの関連づけた議論が可能であると考えられた。また,実験室で海水試料にChl-dを産生するAcaryochloris marinaを添加したところ,顕微鏡下で微細な鞭毛虫類やアメーバ類などのプロティストによる捕食が観察されたことに加えて,未知のクロリン化合物が検出された。培養系内でChl-dのみが基質たりうること,cPPB-aEやcPPB-bEと同様なSoret帯の複雑化やQy帯の大きなred shiftなどから,この化合物は13(2),17(3)-Cyclopheophorbide d enol[cPPB-dE]であると考えられた。そこでこの化合物の標準試料を合成して化学構造を確認し,新規化合物であることを確かめた。
次に,三重大学の練習船勢水丸SE1525航海(2015年)で海洋表層水を層別採水し,微細なピコ藻類捕食性のプロティストの分離を試みた。これまでに,バクテリアを捕食する二本鞭毛虫(Developayella sp.)や浮遊性のアメーバなどの分離株を作成した。現在,これら試料を用いて微細藻類の捕食実験を進めている。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

平成27年度は,新しい分析装置の導入(HPLC-MS/MS)とその分析系の立ち上げがひとつの大きな課題であった。残念ながら減額の影響で,当初予定していたフルセットを年度内にそろえることは困難であったが,価格交渉により,なんとか,本研究課題にどうしても不可欠な装置の主要部分を購入し,不完全な状況ではあるものの分析をおこなえる状況にこぎ着けた。これに関しては,平成28年度の予算で残りの必要モジュールを買い足して,完全な形で分析の系を立ち上げられる見通しが立った。
一方で,海洋調査から得られた試料を用いて,ピコ藻類を人為的に与えることで,捕食が行われることを顕微鏡下の観察で明らかにした。また,捕食により生じると考えられるクロロフィルの代謝産物であるシクロエノール類を色素分析により確認できたことで,これを量的に評価する手がかりを得た。また,これらの実験や環境試料の定量分析で必要不可欠である2種類のシクロエノール類を合成することに成功した(ともに新規化合物)。また,上述の観察で確認された,微細藻類を捕食しうる様々な微少な無色鞭毛虫類を複数分離し,単離培養することに成功した。一部については,遺伝系統解析を行うことができた。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度年度において外洋の表層水から分離した様々な無色プロティストを用いて,Chl-dを産生するAcaryochloris marina,およびジビニルクロロフィル類(DV-Chl-aなど)を産生するProchlorococcus marinusを捕食させ,どのようなクロロフィル代謝産物がみられるかを調べる。特に,外洋の研究で重要となるジビニルクロロフィル類から作られると予想される3,8-divinyl-13(2),17(3)-cyclopheophorbide a/b enol[DV-cPPB-aE/bE]に着目し,P. marunusの捕食に関する定量評価を試みる。
一方,平成28年度の予算を用いて,昨年度導入したHPLC-MS/MSにAPCIインターフェースを追加することで,環状テトラピロール型のクロロフィル誘導体(クロロフィル類とシクロエノール類を含む)を分析する系を立ち上げる。移動相の工夫により,シクロエノール類を含むクロロフィル代謝物すべてを定量的かつ迅速・高感度で分析する方法を確立し,微少スケールの実験試料や,生物存在量の非常に小さい遠洋域の海水試料の分析を進める。
さらに,平成28年度および29年度の練習船勢水丸(三重大学)の調査航海に参加し,熊野灘沖の太平洋黒潮海域において表層水の層別採水をおこない,(1)色素分析,(2)メタゲノム解析,および(3)無色プロティストの単離・培養とそれらを用いた捕食実験を進める。色素分析においては,抽出効率と抽出物の安定性に関連して,様々な抽出法を試みる。

  • Research Products

    (9 results)

All 2016 2015

All Journal Article (1 results) (of which Peer Reviewed: 1 results,  Open Access: 1 results) Presentation (8 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] クロロフィルを制した者が光環境を征した?光合成生物を「食べる」生き様の舞台裏2015

    • Author(s)
      柏山祐一郎,横山亜紀子,民秋均
    • Journal Title

      光合成研究

      Volume: 25 Pages: 58-70

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 二次植物ユーグレナが色素体を処分するとき2016

    • Author(s)
      柏山祐一郎,川原純,丸山萌,中澤昌美,石川孝博,民秋均,洲崎敏伸
    • Organizer
      日本藻類学会第40回大会
    • Place of Presentation
      千代田区
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-20
  • [Presentation] 藻食性プロティストにおけるクロロフィル分解代謝機構解明に向けた可視化アプローチ2016

    • Author(s)
      横山亜紀子,丸山萌,柏山 祐一郎
    • Organizer
      日本藻類学会第40回大会
    • Place of Presentation
      千代田区
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-20
  • [Presentation] 混合栄養藻類Rapaza viridisの食胞内におけるTetraselmis sp.の葉緑体分裂機構2016

    • Author(s)
      丸山萌,宮城島進也,洲崎敏伸,柏山祐一郎
    • Organizer
      日本藻類学会第40回大会
    • Place of Presentation
      千代田区
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-20
  • [Presentation] 外洋表層水から分離されたピコ藻類を捕食する無色プロティストとそれらのクロロフィル代謝2016

    • Author(s)
      四本木彰良,柏山祐一郎,近藤竜二,野牧秀隆,石川輝
    • Organizer
      日本藻類学会第40回大会
    • Place of Presentation
      千代田区
    • Year and Date
      2016-03-19 – 2016-03-20
  • [Presentation] Inhibiting growth of contaminated phycophagic protists in algal cultures by controlling the phototoxicity of chlorophylls2015

    • Author(s)
      Y. Kashiyama, J. Kawahara, M. Nakazawa, T. Ishikawa, T. Tanaka, T. Yoshino, H. Tamiaki
    • Organizer
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Detoxicification catabolism of chlorophylls among a secondary plant Euglenophyceae: Physiology and biochemical processes2015

    • Author(s)
      J. Kawahara, M. Maruyama, Y. Kashiyama, T. Suzaki, A. Yokoyama, M. Nakazawa, T. Ishikawa, H. Tamiaki
    • Organizer
      2015 International Chemical Congress of Pacific Basin Societies
    • Place of Presentation
      Honolulu, USA
    • Year and Date
      2015-12-15 – 2015-12-20
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Chlorophyll catabolism generating cyclopheophorbide enols generated by autotrophic and heterotrophic euglenoids2015

    • Author(s)
      Y. Kashiyama, J. Kawahara, M. Maruyama, T. Suzaki, M. Nakazawa, T. Ishikawa, A. Yamaguchi, A. Yabuki, A. Uzuka, S. Miyagishima, T. Shiratori, A. Kawaguchi, A. Yokoyama, H. Tamiaki
    • Organizer
      VII European Congress of Protistology
    • Place of Presentation
      Seville, Spain
    • Year and Date
      2015-09-05 – 2015-09-10
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 13(2),17(3)-Cyclopheophorbide d enol: 海洋におけるChlorophyll d 生物による遠赤色光合成からピコ藻類食プロティストを介した生態系へのエネルギーフローの可能性2015

    • Author(s)
      柏山祐一郎,菅久美,四本木彰良,土屋正史,近藤竜二,野牧秀隆
    • Organizer
      第6回日本光合成学会年会
    • Place of Presentation
      岡山市
    • Year and Date
      2015-05-22 – 2015-05-23

URL: 

Published: 2017-01-06  

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