Analysis of drought tolerance mechanisms involved in the process of dehydration in a terrestrial cyanobacterium, Nostoc sp. HK-01.

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K05350
• 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: Tokyo Denki University
• Principal Investigator: Abe Tomoko 東京電機大学, 理工学部, 准教授 (40553524)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 横谷 香織 筑波大学, 生命環境系, 客員研究員 (10217531) ; 加藤 浩 三重大学, 地域イノベーション推進機構, 助教 (30378327)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / 環境応答 / 過酷環境耐性 / 紫外線耐性 / 遺伝子発現解析

Outline of Final Research Achievements

Research has been conducted to elucidate the mechanisms of environmental tolerance of Nostoc sp. HK-01, which is highly tolerant to harsh environments, particularly stress tolerance in terms of desiccation tolerance. UV-absorbing substances in the extracellular substance (ES) produced by Nostoc sp. HK-01 were identified and the survival rate of cells with ES after UV irradiation was significantly higher than that of cells without ES. Gene expression analysis during the wet-dry cycle of Nostoc sp. HK-01 was also carried out to detect genes that may be involved in the desiccation tolerance of HK-01.

Free Research Field

応用微生物学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

Nostoc sp. HK-01では、栄養細胞以外に、休眠細胞や連鎖体、異型細胞の存在が報告されている。休眠細胞の乾熱耐性については勢力的に研究が進められてきたが、細胞群全体の耐性についてはほとんど明らかにされていない。細胞外物質に含まれる機能性物質の存在および細胞の水分量に相関する遺伝子発現を明らかにしたことから、細胞群全体の遺伝子発現や発現した代謝系からの物質が、細胞群全体としての乾燥耐性に寄与している可能性を示した。本株の乾燥耐性全容を明らかにすることは、全生物の細胞や組織に対する乾燥耐性機能の付与や食品の長期保存方法の発展に、また、様々な生物のストレス耐性機構の解明に大きく貢献する。