2017 Fiscal Year Annual Research Report
Analysis of mesophilic cyanobacterium mutant strain that has acquired a high temperature tolerance comparable to moderately thermophilic bacteria
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15K07368
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
兼崎 友 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 特任助教 (70380293)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | シアノバクテリア / 適応進化 / 高温ストレス / NGS / 長期培養 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
Synechococcus elongatus PCC 7942は常温性のシアノバクテリアであり、その生育上限温度は43℃である。バクテリアのゲノムには容易に突然変異が生じるが、この突然変異の累積によりバクテリアの生育限界がどこまで変化可能なのかは、生物のゲノムの持つポテンシャルや環境ストレスへの適応能を理解する上でに非常に興味深い。本研究においては、選択圧をかけ続けた長期高温適応進化実験により突然変異を累積させ、常温性シアノバクテリアから好熱性シアノバクテリアのような中等度好熱菌の定義を満たせるほどの高温適応進化株の作出が可能なのか、という命題に挑み、藻類の高温適応の分子機構の理解を目指した。
長期高温順化試験により、生育上限温度が段階的に上昇したシアノバクテリアSynechococcus elongatus PCC 7942の高温耐性変異株群を取得した。前年度までの次世代シーケンサーを用いた全ゲノムリシーケンス解析と相同組換えを用いた遺伝子破壊実験により、長期高温培養の初期段階で発生した２つの変異がこの株ラインの高温適応に重要であることが明らかになった。今年度は、さらにその後も高温培養を継続して生育上限温度が上昇した株についてもリシーケンス解析を実施し、20箇所以上の変異が追加で生じていることを確認した。また、細胞構造レベルからこれらの株の違いを検証するために電子顕微鏡解析を実施したところ、野生株は高温ではチラコイド膜などの細胞構造の乱れや分裂異常による細胞伸長が観測できるが、本研究で作出した高温適応株ではそのような異常が見られないなど高温ストレスへの適応が進んでいることが明らかになった。
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Research Products
(22 results)
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[Journal Article] An acidophilic green algal genome provides insights into adaptation to an acidic environment.2017
Author(s)
Hirooka S, Hirose Y, Kanesaki Y, Higuchi S, Fujiwara T, Onuma R, Era A, Ohbayashi R, Uzuka A, Nozaki H, Yoshikawa H, and Miyagishima SY.
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Journal Title
Proceedings of National Academy of Science U.S.A.
Volume: 114
Pages: E8304-E8313
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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