2023 Fiscal Year Research-status Report

Elucidation of the molecular mechanisms of Symbiodiniaceae-bacteria interactions and its application for coral probiotics

Research Project

Project/Area Number	21K14766
Research Institution	The University of Tokyo
Principal Investigator	高木俊幸東京大学, 大気海洋研究所, 助教 (00814526)
Project Period (FY)	2021-04-01 – 2025-03-31
Keywords	褐虫藻 / Cladocopium / Durusdinium / カロテノイド生産菌 / ストレス耐性
Outline of Annual Research Achievements	サンゴは主にCladocopium属褐虫藻と共生関係を築いているが、白化からの回復過程においては、Durusdinium属褐虫藻が優占して共生する。これは、「DurusdiniumがCladocopiumよりもストレス耐性が高い」という両者のストレス耐性の違いによる現象と考えられている。そこで、カロテノイド生産菌の感染が両属の褐虫藻ストレス耐性にどのような影響を与えるのかを調査した。昨年度、細菌感染実験を行ったDurusdiniumに加えて、Cladocopiumに対してもカロテノイド生産菌を接種し、約3ヶ月後にカロテノイド生産菌の感染が継続していることを確認した。次に、無菌褐虫藻及びカロテノイド生産菌が共生した褐虫藻に対して高温ストレス実験を実施した。非ストレス条件では、Cladocopium・Durusdiniumともに、カロテノイド生産菌の共生の有無によって、光合成能力（Fv/Fm）に有意な差は認められなかった。一方で、高温ストレス条件では、Cladocopium・Durusdiniumともに、カロテノイド生産菌が共生している藻体は、有意に光合成能力（Fv/Fm）が高かった。この結果は、カロテノイド生産菌が褐虫藻において保護効果を持つことを示している。特に、カロテノイド生産菌による藻体への保護効果は、Cladocopiumにおいて発揮された。また、本菌については、次世代シーケンサーによるゲノム解析も完了し、完全長ゲノムの解読に成功した。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned. Reason Cladocopium・Durusdinium属褐虫藻の細菌叢解析の結果、感染させたカロテノイド生産菌の相対存在比率が100%であったことから、褐虫藻細菌叢の完全な操作に成功していると考えられた。また、Cladocopium・Durusdiniumにおいて、カロテノイド生産菌による藻体保護効果の違いを見出すことができた。また、本菌については、次世代シーケンサーによるゲノム解析も完了し、完全長ゲノムの解読に成功した。
Strategy for Future Research Activity	これまでに褐虫藻からの単離に成功した細菌は、ゼアキサンチン以外にもカロテノイドを合成していた。今後は、全てのカロテノイド成分の同定を目指す。また、ラマン顕微鏡を用いて細菌が生産するカロテノイドのイメージングや、細菌叢を操作した褐虫藻に対する強光ストレス実験を実施し、細菌による褐虫藻保護メカニズムを詳細に明らかにしていく予定である。
Causes of Carryover	当初想定していたよりも、褐虫藻-細菌の相互作用実験がうまく進み、実験計画が多様化しているため、一部の実験を次年度に延期した。