2017 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, 藻類バイオマス・エネルギーシステム開発研究センター, 主任研究員 (80391126)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アオコ / 汽水 / 塩分耐性 / 遺伝子水平伝播 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は昨年度に塩分耐性を持っていることを突き止めていたミクロシスティス NIES-1211株の全ゲノム解析を行った。その結果、この株もこれまでに塩分耐性を持つことがわかっていた同種の２株（宍道湖産のSj株とオランダ産のPCC 7806株）と同様にバクテリアに塩分耐性を付与する適合溶質の1種であるスクロースを合成する遺伝子クラスターを持っていることがわかった。遺伝子発現解析の結果、これらの遺伝子は塩分濃度依存的に発現量が3倍程度増えることがわかった。面白いことに、NIES-1211株は前述のSj、PCC 7806とは系統的に大きく離れているにも関わらず、スクロース合成遺伝子の遺伝子配列にはこれら３株間でほとんど違いがないことがわかった。スクロース合成遺伝子にのみ3株間で変異がほとんどないことが、比較ゲノム解析でからも確認された。以上の結果は、スクロース合成遺伝子がごく最近ミクロシスティスの系統的に離れた個体間で水平伝播し、この遺伝子を獲得した個体が塩分耐性を持つようになったことを示唆している。このことは、本来淡水でしか生息できないミクロシスティスが、近年の汽水の富栄養化という水環境の悪化に適応し、塩分耐性遺伝子を遺伝子水平伝播によって獲得することにより、汽水という新たな環境へ進出した、という仮説を提示する。
本年度も宍道湖においてはアオコが発生せず、宍道湖産のミクロシスティスの新規塩分耐性株を取得することができなかった。網走湖ではアオコが発生したが、この年の塩分濃度が低かったためか、ミクロシスティスの分離株を10株以上確立したもののすべて塩分感受性株であり、スクロース遺伝子を持っていなかった。
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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
日本の汽水におけるミクロシスティスの塩分耐性機構の概要を明らかにすることができた。さらに、本来淡水でしか生息できないミクロシスティスの汽水への進出が、塩分耐性遺伝子の水平伝播によりごく最近起こったという驚くべき事実を明らかにすることができた。
その一方で、本研究開始から3年間、主たる研究フィールドと考えていた宍道湖で一度もアオコが発生しないという不運に遭い、そのため新規塩分耐性株の取得ができていない。このことと論文受理の遅延のために研究期間を一年延長した。しかるに当初計画の90%は達成しており、研究自体は遅延しているとは考えていない。
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| Strategy for Future Research Activity |
本年度は汽水におけるミクロシスティスの塩分耐性の多様性の解明のため、宍道湖や網走湖等の汽水で発生したアオコからの塩分耐性株の分離培養とそのゲノム解析を集中的に行う。1)スクロース遺伝子に遺伝的多様性はないか？、２)スクロース蓄積以外の塩分耐性機構を持つ株はないか？、の２点に特にフォーカスして研究を行う予定である。また、本研究のまとめとすべく、論文投稿および成果発表を積極的に行いたい。
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| Causes of Carryover |
宍道湖・網走湖等の汽水湖で塩分耐性アオコの発生が全く見られなかったため、そこで分離培養することを予定していたミクロシスティスの解析のために準備していた物品費が未使用で残った。また、論文のオープンアクセス化のための費用については、論文の受理が次年度にずれ込んだために未使用額として残った。次年度は塩分耐性機構の多様性の解明に研究をフォーカスするため、物品費の一部を採集の旅費に回す予定があるが、それ以外については予定通りに予算を執行する予定である。
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