Function of nitric oxide as a new growth regulator of red tide algae

2022 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 22K19213
• Research Institution: Nagasaki University
• Principal Investigator: 武田 重信 長崎大学, 水産・環境科学総合研究科(水産), 教授 (20334328)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2024-03-31
• Keywords: 赤潮 / 一酸化窒素 / 海洋生態系 / 窒素循環 / 植物プランクトン

Outline of Annual Research Achievements

一酸化窒素（NO）は、高等植物など生体内の多様な生理過程におけるシグナル伝達分子としての重要性が認識されているにも関わらず、海洋生態系における生理機能の解明が未着手である。そこで本研究では、NOが海洋植物プランクトンの新規の増殖制御因子になり得るかどうかを検討するために、異なるNO濃度環境における赤潮藻類の培養実験に取り組んだ。
海水中で生成したNOは数秒程度で二次反応を引き起こすため、溶存NOの定常濃度は、海水中でのNOの生成と消失のバランスによって決まると考えられる。そこで、酸素除去した培養液にNO飽和海水を一定量添加したものをポンプで培養容器に連続的に供給しつつNO濃度環境を制御するシステムを新たに構築した。培養系へのNOの供給フラックスを電気化学的NOセンサーでモニタリングした結果、培養液中のNO濃度として、自然の沿岸域の表層海水中と同様なレベルで制御可能であることを確認した。
この培養実験システムを用いて、明期におけるNO供給速度として0、78、300、1600 nmol/L/14hrの条件下における赤潮珪藻Skeletonemaの増殖応答を比較したところ、NO供給量の増加に伴う増殖速度の抑制作用が認められ、その閾値は78～300 nmol/L/14hrの範囲にあることが明らかになった。また、NO供給を止めた後の増殖能について調べたところ、1～2日で増殖が回復することを確認し、NOによる強い増殖抑制を経て回復する時の増殖は、NOの影響を受けていない時よりも速くなることが分かった。
これらの結果から、NOが沿岸域表層における海洋植物プランクトンの増殖抑制因子として作用している可能性が高まった。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

NOを培養容器に連続的に供給することでNO濃度環境を制御するシステムを計画通り構築することができ、赤潮藻類である珪藻を使って、増殖を抑制するNO濃度レベルに関する新知見を得ることに成功した。

Strategy for Future Research Activity

本研究で開発したNO濃度環境を制御する培養システムを用いて、珪藻以外の赤潮藻類についても増殖に及ぼすNOの影響評価を進め、海洋表層におけるNOの生成や消失が赤潮藻類のブルームの発達・衰退に及ぼす可能性を評価するという研究目標を達成する。

Causes of Carryover

培養実験系の構築と培養実験に用いる赤潮藻類の予備培養に当初予定よりも時間を要したため、実験データを成果発表論文として取りまとめる時期が遅くなり、論文投稿費用の支出が無くなったことから次年度使用額が生じた。次年度は、学会誌への論文投稿費用として、当該年度の助成金と合わせて使用する計画である。