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2012 Fiscal Year Annual Research Report

海洋・湖沼環境におけるクロロフィル色素の代謝プロセスの解明

Research Project

Project/Area Number 23870028
Research InstitutionRitsumeikan University

Principal Investigator

柏山 祐一郎  立命館大学, 立命館グローバル・イノベーション研究機構, ポストドクトラルフェロー (00611782)

Project Period (FY) 2011-08-24 – 2013-03-31
Keywordsクロロフィル / 水圏環境 / プロティスト / 微細藻類 / 光毒性 / シクロエノール / シクロフェオフォルバイドエノール
Research Abstract

1. クロロフィル誘導体「シクロエノール」はプロティストによるクロロフィルの「解毒」代謝物であることを解明した。まず,微細藻類を捕食する多くのプロティストが,食作用とよばれる消化・分解の仕組みの過程で,クロロフィルaをシクロフェオフォルバイドaエノール(以下では「シクロエノール」と略する)という化合物に変化させることを発見した。本研究では,このシクロエノールが,プロティストによるクロロフィルの解毒代謝産物であると結論づけた。すなわち,シクロエノールの合成標準試料の研究から,この化合物は可視光を吸収する緑色のクロリン色素であるにもかかわらず,無蛍光性で光毒性を有しない(一重項酸素を発生させない),微生物にとって安全な色素であることが分かった。
2. 次に「シクロエノール代謝機構」をもつプロティストの多様性の解明に取り組み,遺伝的に異なる様々なプロティストの間で共有されていることを示した。すなわち,スSAR群とCCTH群,およびエクスカバータ群に属するプロティストが,この代謝をおこなうことが分かった。これらのグループだけで海洋中のプロティストのうちの約70%を占めるとされており,今回の結果は,シクロエノールが海洋や湖沼の様々な試料中に多量に検出される事実とよく合致する。すなわち,プロティストたちにとって,光毒性のクロロフィルを大量に含有している植物プランクトンを捕食するという生き方を進化させ,水圏環境で成功を収めるには,クロロフィルの解毒戦略という生理学的な適応戦略を進化させる必然性があったことを示唆する。
3. シクロエノールは環境中から普遍的に検出され,シクロエノール代謝を備えたプロティストによる植物食が,海洋や湖沼の食物網において重大な寄与を持つことが示された。特に,ピコ藻類が食物網に組み込まれる過程として,このプロティストによる捕食活動は非常に重要である可能性を指摘した。

Current Status of Research Progress
Reason

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (3 results) (of which Peer Reviewed: 1 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 1 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] 藻類食プロティストが関与するクロロフィルの「解毒」代謝2013

    • Author(s)
      横山亜紀子
    • Journal Title

      藻類

      Volume: 61 Pages: 6-10

  • [Journal Article] Ubiquity and quantitative significance of detoxification catabolism of chlorophyll associated with protistan herbivory2012

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Journal Title

      Proceedings of National Academy of Sciences of the United States of America

      Volume: 109 Pages: 17328-17335

    • DOI

      10.1073/pnas.1207347109

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 光エネルギーと従属栄養プロティスト-クロロフィル光毒性に対する生化学的戦略2012

    • Author(s)
      柏山祐一郎
    • Journal Title

      生物の科学 遺伝

      Volume: 7月号 Pages: 425-431

  • [Presentation] 光毒性クロロフィルを摂取するための生化学的進化戦略

    • Author(s)
      柏山祐一郎
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2012年大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ(千葉県)
  • [Presentation] A non-fluorescent/non-photosensitizing chlorophyll metabolites of herbivorous protists in aquatic ecosystems

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      8th International Workshop on Supramolecular Nanoscience of Chemically Programmed Pigments
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
  • [Presentation] Occurrence and distribution of chlorophyll catabolites in aquatic environments

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      2012 ASLO Aquatic Sciences Meeting
    • Place of Presentation
      びわ湖ホール(滋賀県)
  • [Presentation] 微細藻類捕食プロティストによるクロロフィルの解毒代謝

    • Author(s)
      柏山祐一郎
    • Organizer
      日本藻類学会第36回大会
    • Place of Presentation
      北海道大学(北海道)
  • [Presentation] Evolutionary significance of chlorophyll metabolisms of herbivorous protists in aquatic ecosystems

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      Protist2012
    • Place of Presentation
      Oslo (Norway)
  • [Presentation] Ecological significance of chlorophyll metabolism of herbivorous protists in aquatic ecosystems

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      Protist2012
    • Place of Presentation
      Oslo (Norway)
  • [Presentation] Detoxification catabolism of chlorophyll associated with protistan herbivory in aquatic ecosystems

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      2nd International Symposium on Biosynthesis of Tetrapyrroles
    • Place of Presentation
      立命館大学(滋賀県)
  • [Presentation] Chlorophyll catabolism in aquatic ecosystems: Physiology, ecology, and evolution

    • Author(s)
      Yuichiro Kashiyama
    • Organizer
      CER International workshop on Biogeochemical cycling and Microbial Ecology for Young Scientists
    • Place of Presentation
      京都大学生態研究センター(滋賀県)
    • Invited
  • [Presentation] 色素体獲得を可能にしたユーグレノイドによるクロロフィルの解毒代謝分解

    • Author(s)
      柏山祐一郎
    • Organizer
      日本藻類学会第37回大会
    • Place of Presentation
      山梨大学(山梨県)
  • [Remarks] 世界で初めて水中の微生物がクロロフィル(葉緑素)の光毒性を無くす仕組みを発見

    • URL

      http://www.ritsumei.jp/topics_pdf/admin_31e79bc7e550c8e584b58c2efad01665_1346757212_.pdf

  • [Remarks] 立命館グローバル・イノベーション研究機構 水中の微生物がクロロフィルの光毒性を無くす仕組みを発見

    • URL

      http://www.ritsumei.jp/news/detail_j/topics/11008/year/2012/publish/1

  • [Remarks] 海洋・湖沼環境におけるクロロフィル色素の代謝プロセスの解明

    • URL

      http://bnei-amateras.com/homepage/chlorophyll-metabolism.html

URL: 

Published: 2014-07-24  

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