Production of essential fatty acids by protozoa and development of the tool for protozoan food web analysis

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K04666
• Research Institution: Kyushu University
• Principal Investigator: 藤林 恵 九州大学, 工学研究院, 助教 (70552397)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 宮田 直幸 秋田県立大学, 生物資源科学部, 教授 (20285191)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: 繊毛虫 / 鞭毛中 / 原生動物 / 食物連鎖 / 必須脂肪酸

Outline of Annual Research Achievements

様々な動物の成長、繁殖、生残に不可欠とされる必須脂肪酸の1つであるエイコサペンタエン酸（EPA）やドコサヘキサエン酸（DHA）は珪藻や渦鞭毛藻などの藻類によって合成され、食物連鎖によって水圏生態系に組み込まれ、様々な動物に利用されている。EPA、DHA不足による成長率、繁殖率、生残率の低下が多くの水生動物で報告されている。また、底生動物の餌である底質に含まれるEPAやDHAが多い地点ほど底生動物の出現種数も多い傾向にあるなど、生態系の安定化に大きく寄与している。近年では繊毛虫などの原生動物もEPAやDHAを合成していることが明らかになりつつあり、原生動物がEPA、DHA供給者としての役割を担っている可能性が指摘されている。しかし、原生動物によるEPAの生産量については検討が不十分であり、EPA供給者としてどの程度寄与しているかは分かっていない。
他方、湖沼では世界的に富栄養化によるアオコの異常増殖が問題となって久しい。アオコは利水上の障害を引き起こすのみならず、アオコを引き起こす藍藻類はEPA、DHAを含まないため、生態系に供給されるEPA、DHAが減少し、水生動物の健全な生息が阻害される恐れがある。すなわち、もし、原生動物がアオコを餌として利用し、EPA、DHAを合成していれば、摂食によるアオコの抑制とEPAの供給という二つの役割を果たしていると捉えることが可能である。
そこで、本研究では繊毛中に、アオコを形成する代表的な藍藻であるMicrocystis aeruginosaを餌として与えて培養し、藍藻を抑制できるか、EPAやDHAを合成するか検討した。その結果、繊毛中のテトラヒメナ、ウロネマにおいて藍藻の摂食及び、藍藻の有意な減少を確認した。さらに、EPAおよびDHAがウロネマにおいて生産されていることが確認された。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

繊毛虫が摂食により藍藻を抑制できること、さらにEPAやDHAを合成可能であることを室内実験により明らかにすることができた。これらの知見は、アオコが発生した水域において、繊毛虫がアオコの抑制に寄与しつつ、EPAやDHAといった必須脂肪酸を高次の動物に供給する役割を担っている可能性を示しており、本研究の一定の目的を達成することができた。
しかし、従来、EPAやDHAを水圏生態系に供給していると考えられていた珪藻や渦鞭毛藻と比較して、繊毛虫の供給量がどの程度か定量するにはいたらなかった。現在進めている室内実験から、繊毛虫による藍藻の摂食速度ならびにEPA、DHAの合成速度を定量するとともに、細胞当たりの含有量を明らかにし、珪藻や渦鞭毛藻類との比較を行う。

Strategy for Future Research Activity

次年度は以下の点を明らかにすることを目的として研究を進め、水圏生態系における繊毛虫類の役割について考察を行う。
1.　繊毛虫のEPA、DHA供給量を定量的に明らかにする。
2.　アオコが発生している湖沼を対象として、繊毛虫の生息密度を調べ、実環境における繊毛虫のEPAおよびDHA供給量を明らかにする。
3.　繊毛虫に含まれるマーカー脂肪酸を特定し、そのマーカー脂肪酸を利用することでアオコが発生している湖沼において、動物プランクトンや魚類などの高次の動物が繊毛虫を餌として利用することで、繊毛虫由来のEPAやDHAを活用しているか検証する。