Green fluorescence from cnidarian hosts attracts symbiotic algae

2017 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 16K14814
• Research Institution: National Institute for Basic Biology
• Principal Investigator: 相原 悠介 基礎生物学研究所, 環境光生物学研究部門, NIBBリサーチフェロー (40636891)
• Project Period (FY): 2016-04-01 – 2018-03-31
• Keywords: GFP / 走光性 / 褐虫藻 / サンゴ / 共生

Outline of Annual Research Achievements

【背景】サンゴ礁の海域では、緑や黄、赤など、鮮やかな体色のサンゴを見ることができる。この体色は、サンゴが緑色蛍光タンパク質（GFP）とその類縁の蛍光タンパク質を大量に産生していることに由来する。
【問題】しかしながら、蛍光タンパク質はサンゴにとってどのような役割を持つのかについては、いまだに明らかでない。唯一、「サンゴ体内に共生する褐虫藻の光防御に寄与する」とする説が提唱されているが、強光が届かないほどの深場（50m）に棲むサンゴであっても強い蛍光を発するという事実を説明できない。
【目的】本研究では「サンゴの蛍光タンパク質は褐虫藻を誘引する働きがあるのではないか」と仮説を立て、これを検証する。さらには、実際のサンゴ礁海域において、サンゴの蛍光による褐虫藻誘引の実態を捉える。
【結果】前年度の研究で、沖縄県沖縄本島付近のサンゴ礁にてサンプリングを行った結果、蛍光塗料を塗布したトラップに自然海水中の褐虫藻が誘引される傾向を見出した。また、人工の緑色蛍光源が褐虫藻を誘引することを確認した。本年度では、強い緑色蛍光を発するサンゴが、実際に褐虫藻を誘引することを確かめた。これらの誘引現象は、GFPを励起する青色光以外の光環境ではほとんど起こらなかった。以上により、青色光が優占的なサンゴ礁光環境において、褐虫藻がサンゴの蛍光タンパク質に誘引されうることが検証された。
【意義】サンゴ礁海域における褐虫藻の生息密度は非常に低い。そのため、蛍光タンパク質によって褐虫藻が誘引されるとすれば、それはサンゴが褐虫藻と共生するために極めて重要なメカニズムと考えられる。このメカニズムはサンゴの生存戦略を理解する基盤となる。