2017 Fiscal Year Research-status Report
In-vitro evolution of endosymbiosis between an alga and a protozoan
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17KT0111
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
中島 敏幸 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (70314945)
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| Project Period (FY) |
2017-07-18 – 2020-03-31
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| Keywords | 細胞内共生 / 実験進化 / 藻類 / 繊毛虫 / テトラヒメナ / マイクロコズム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題の全体の目的は，藻類と繊毛虫との間の細胞内共生の進化を推進する諸条件を明らかにし，その知見を用いて共生系を進化させる検証実験を行うことである．本研究課題の実施に先立ち，これまで，生態系における進化を理解するために，藻類 (Micractinium sp.)，細菌 (Escherichia coli)，繊毛虫 (Tetrahymena thermophila)からなるモデル生態系 (マイクロコズム)の長期培養を13年間行った。先行研究により，このマイクロコズムの長期培養において，（１）藻類が繊毛虫細胞内に保持される共生関係が進化しつつあること，（２）この藻類－繊毛虫細胞内共生によって繊毛虫は藻類から利益を得ており，餌である細菌が存在しなくても繊毛虫単独に比較すると３から６倍長い期間生存できること，（３）しかし，これまで分離した藻類－繊毛虫共生では，繊毛虫は細菌が存在しない場合，最長130日程度の生存しかできないこと，が明らかになった． この結果は，繊毛虫は生存増殖に必要な必須資源の全てを細胞内の藻類から供給されていないことを示している．マイクロコズムでは細菌がその必須成分を担っていると考えられるが，具体的な必須成分を明らかにするために，今年度は祖先株（メイティングタイプの異なる種類）と培養約６年後に分離したTetrahymena（TC20）を用いていくつかの実験を行なった．主な結果として，エネルギー源・炭素源としての炭水化物（この実験ではグルコースを使用）の他にアミノ酸１２種類、４種類のヌクレオシド，ビタミンとしてチアミンが必要なことがわかった．アミノ酸に関しては，文献上T. thermophilaは１１種類の必須アミノ酸があるとされているが，これに加えアラニンが必要である結果が得られた（現時点ではTC20でのみ実施）．
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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
本研究課題の全体の計画では，以下の検討項目を明らかにし，最終目標である「藻類と繊毛虫との間の細胞内共生の進化を推進する諸条件を明らかにし，その知見を用いて共生系を進化させる検証実験を行う」ことである．そのため，本課題全体では，以下の項目を明らかにする．（１）祖先株の生存・増殖に必須な物質を特定する．（２）培養６年，およびそれ以降に分離したTetrahymenaの生存・増殖に必須な物質を特定する．（３）分離した藻類が分泌する物質を特定し，それらの量を定量する．藻類との共培養において，最低限何を外部資源として添加すれば細菌が存在しなくとも藻類―繊毛虫共生系は存続できるかを明らかにする．（４）この必須外部資源は，共生する２者だけで相互供給することによって、共培養の経過とともに減少していくかを検証する（添加資源量を制限した場合）．今年度は，上記（１）および（２）の一部を明らかにした．また（３）に関しては，藻類（祖先株および２つの分離株）が単独培養時に培養液中に分泌するアミノ酸の定量を行った．今後，ビタミン類とヌクレオシドの分析を行う予定である．
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| Strategy for Future Research Activity |
上記の進捗状況で述べた４つの検討項目のうち，２０１８年度は（１），（２），（３）の解析を行う．（３）に関しては，藻類（祖先株および２つの分離株）が単独培養時に培養液中に分泌するビタミン類とヌクレオシドの分析を行う予定である．
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| Causes of Carryover |
２０１８年度では，藻類が分泌する成分の分析を行うため，外部機関への分析費用に用いる．さらに藻類と繊毛虫の共培養に用いる試薬（アミノ酸，ビタミン類，ヌクレオシド等）の購入，培養器具等の購入に予算を使用する．
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Research Products
(1 results)
