2018 Fiscal Year Research-status Report
Understanding the biological function of fluorescent proteins in corals
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18K19240
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| Research Institution | National Institute for Basic Biology |
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Principal Investigator |
高橋 俊一 基礎生物学研究所, 環境光生物学研究部門, 准教授 (80620153)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | サンゴ / 蛍光タンパク質 / 走光性 / 捕食 / 海洋微生物 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
熱帯や亜熱帯の沿岸に広がるサンゴ礁には生物多様性に富んだ生態系が築かれている。しかし、サンゴ礁の面積は減少の一途をたどっており、その主な原因の一つが海水温の上昇によるサンゴの白化である。白化した直後のサンゴは生きていて、褐虫藻を再共生させて回復するか、そうでない場合は餓死する。この回復の可否に大きな影響を与えるのが、サンゴの捕食力で、それはサンゴ種によって異なる。しかし、捕食力の違いが何に起因するかは分かっていない。研究代表者は、サンゴの蛍光タンパク質由来の蛍光が餌となる微生物の誘引に働くと考え、その誘引力の違いが捕食力の違いに繋がっているという仮説をたてた。本研究では、サンゴの蛍光が被食者を誘引する効果を調べ、その生理学的重要性を明らかにすることを目的としている。これまでの研究で、サンゴの緑色蛍光タンパク質（GFP)由来の緑色蛍光が褐虫藻（渦鞭毛藻類）の誘引に働くことを明らかにして論文発表した。同様の誘引が、サンゴの餌となる海洋微生物でも見られるかを明らかにするために、動物性プランクトンのコペポーダを用いて実験を行った。研究用のコペポーダは海外の研究者より提供いただき、実験室の培養装置内で飼育した。実験には大量のコペポーダが必要で、そのための培養条件を検討からはじめ、安定的にかつ大量にコペポーダを飼育する条件を見つけた。次に、白、青、緑、赤のLEDを用い、簡易的にコペポーダの光走性を調べた結果、赤と緑の光に正の走光性を、強い青い色に負の走光性を示すことが分かった。この特徴は、褐虫藻の走行性の特徴に似ており、コペポーダも褐虫藻と同様に蛍光に誘引される可能性を強く示唆する。ただ、蛍光ペイントを用いた誘引実験では、これを示す結果はまだ得られていない。
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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
サンゴの蛍光タンパク質由来の蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにするため、実験を行った。サンゴの被食者と考えられている遊泳型の海洋微生物のコペポーダを海外の研究者から提供いただき、これを実験室で大量培養するための条件検討を行った。その結果、環境条件や餌などを工夫し、大量培養できる条件を見つけたが、これには予想以上に時間がかかった。その後、異なる色のLEDを用いた走光性の実験や蛍光ペイントを用いた誘引実験を行った。走光性実験は期待通りの結果が得られたが、誘引実験は期待通りの結果は得られなかった。ただ、褐虫藻を用いた誘引実験の際も、同様の問題が発生し、その問題は走光性の性質（走光性の活性の高い時間帯、走光性を示す波長と強度）を理解することで、克服された。そこで、コペポーダをさらに大量培養し、所属先の大型スペクトログラフを利用し、走光性の性質を明らかにする準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
実験材料のコペポーダの走光性の特徴を所属先の大型スペクトログラフを用いて明らかにする。この実験により、どの波長のどの強度の光に対して正もしくは負の走光性を示すかを明らかにする。実験の方法は、褐虫藻での実験と同じで、問題はない。ただ、この実験には大量のコペポーダが必要となるため、これまでの培養方法をさらに改良する必要がある。これまでの蛍光ペイントを用いた誘引実験では、コペポーダが蛍光に誘引されることを示す結果は見られていない。その原因の一つは、コペポーダの走行性の特徴がまだ明らかになっておらず、誘引実験に最適な条件（時間帯や光環境）が不明であることが挙げられる。そこで、コペポーダの走光性の実験を優先して行い、そこで得られた知見をもとに、蛍光を用いた誘引実験を行う。また、サンゴ礁の海水中に異なる蛍光ペイントを塗ったトラップをしかけ、それぞれの蛍光色に誘引される遊泳型の海洋微生物の特定も平行して行う。これらの実験から、サンゴの蛍光が被食者の誘引に働くことを明らかにし、またそれぞれの蛍光色に誘引される海洋微生物を特定する。
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| Causes of Carryover |
使用額に端数が出たことで、9,000円の次年度使用額が生じた。次年度の消耗品の購入にあてる。
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[Book] 生物科学2018
Author(s)
高橋俊一
Total Pages
209-213
Publisher
農山漁村文化協会(農文協)
ISBN
ZASSI54017042
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