2016 Fiscal Year Research-status Report
汽水湖で特異的に大量発生する新奇強毒アオコのエコトキシコ・ゲノミクス
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15K07523
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
田辺 雄彦 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80391126)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2018-03-31
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| Keywords | アオコ / 塩分耐性 / 汽水 / 浸透圧調整物質 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
前年度までに、宍道湖から分離したアオコ形成ラン藻ミクロシスティス（Microcystis aeruginosa）の培養株(Sj株)の全ゲノム解析を行い、汽水適応のkey遺伝子として浸透圧調節物質の合成遺伝子を同定した。本年度は本遺伝子及び本遺伝子産物によって合成される物質について発現解析を行った。RT-qPCRによる遺伝子発現解析の結果から、この遺伝子の発現が高塩分濃度下で有意に増大し、また高塩分から低塩分濃度に戻すことによって有意に発現が減少することがわかった。さらにLCによる定量実験により、実際に高塩分濃度下で浸透圧調節物質の細胞内蓄積が低塩分濃度下に比べて顕著に増大することもわかった。さらにSj株の塩分添加培養実験により、本株が10g/Lまでの塩分耐性を示すこと、それに対して本遺伝子を持たない別のミクロシスティスの株については、Sj株の1/3程度の塩分耐性しか示さないことがわかった。以上の結果から、まさしくこの遺伝子の発現によるミクロシスティスの塩分耐性の強化が、宍道湖におけるアオコ大発生に関与していることが強く示唆された。日本の他の汽水湖でのこの遺伝子を持つミクロシスティスの分布を調べるために、国内10数箇所の汽水湖に赴いてサンプリングを行い、環境DNA分析を行った。その結果、ミクロシスティスが検出された複数の汽水湖からは、Sjと同じ浸透圧調節物質の合成遺伝子が検出された。以上の結果から、日本の汽水湖におけるミクロシスティスによるアオコ大量発生には、同遺伝子の保有とその細胞内での発現が大きな役割を果たしていることが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
浸透圧調整物質の合成遺伝子の遺伝子発現解析、及び日本での他の汽水湖における同遺伝子を持つミクロシスティスの分布について、想定していたデータをほぼ得ることができた。残念ながら、本年は宍道湖を含む全ての汽水においてミクロシスティスの現存量が少なくアオコの発生にまで至らなかったため、新しい汽水株の分離培養には至らなかったが、環境DNAという指標で代替となるデータを取得することができた。
塩分耐性があると報告されていたミクロシスティス株を菌株保存施設から入手して培養実験を行ったところ、塩分耐性がないことがわかり、H28年度当初予定していたこの株の全ゲノム解析の予定を中止した。このため、当初予定していたH28年度中の論文投稿ができなかった。しかしながら、環境DNA分析から興味深いデータ続々出てきたこと、最近新たに塩分耐性株を入手したことなどから、これらのデータを加えてよりレベルの高い雑誌に投稿することを目指す方針に変更した。従って本課題における論文投稿の先送りを研究の遅延というよりむしろ発展と考えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
ミクロシスティスによる汽水域でのアオコ発生の遺伝子・分子基盤については、ほぼ明らかにすることができた。今後は研究の集大成としての論文執筆及びそのための補充データの取得に取り組む予定である。補充データの取得について、具体的には以下の二つに主に取り組むことを予定している。
・新たに入手したミクロシスティスの塩分耐性株の全ゲノム解析を行う。
・H28年度の広域での野外採集によって、塩分耐性を持つミクロシスティスが生息する湖沼を把握することができた。H29年度はこれらの湖沼のみに採集地をしぼり、新規培養株の確立とその株における塩分耐性遺伝子の多様性を調べる。
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| Causes of Carryover |
全ゲノム解析を行う予定であった株に塩分耐性がないことが追試で判明したため、このための費用が使用されず残った。また、論文投稿をH29年度に先送りしたため、これに要する英文校閲費・掲載料等が使用されず残った。これらの費用の不使用により、次年度使用額が生じた。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
新たに塩分耐性株が入手できたため、当初計画を変更し、この株の全ゲノム解析の業者委託費用に使用する。また、計画通り論文投稿に関る費用にも同様に使用する。
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