Experimental adaptive evolution assay of a cyanobacterium to high temperature using serial transfer method.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05338
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: Shizuoka University
• Principal Investigator: Kanesaki Yu 静岡大学, 静岡共同利用機器センター, 特任助教 (70380293)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / ゲノム解析 / 適応進化 / 高温ストレス / 突然変異

Outline of Final Research Achievements

We performed a long-term laboratory evolutionary experiment to test the hypothesis that moderate cyanobacteria can adapt to high temperatures beyond their growth limit by accumulation of mutations. The high temperature-adapted strain had a number of new mutations during a long-term cultivation at high temperature. Structural changes in the cells were also confirmed by electron microscopic analysis. Transcript profiles under normal conditions were also different. We also confirmed trade-offs in the temperature range of growth between the adapted strain with the parental strain.

Free Research Field

微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

遺伝子組換え技術を用いずに通常の生育限界温度を大幅に上回る高温適応株を作出できたことは、シアノバクテリアを用いたバイオマス物質生産系の開発における可能性とリスクの双方の理解に役立つ結果であった。また本研究により、亜致死条件での超長期間培養という過去に報告例のない条件に曝すことで新規の高温誘導性遺伝子の探索が進むことが明らかになった。これらの結果は他の藻類や光合成微生物での研究においても新たな研究の方向性や発展性を示すものである。また将来的な地球温暖化により、現存する微生物の表現型がどのように変化していくかを予想する上でも重要な成果である。