シアノバクテリアの多細胞性の起源と進化、およびその生物地球化学循環への影響

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 21H01197
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 原田 真理子 筑波大学, 生命環境系, 助教 (80833631)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 延 優 (NOBUMASARU・KONISHI) 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (40805644) ; 野村 暢彦 筑波大学, 生命環境系, 教授 (60292520) ; 植田 宏昭 筑波大学, 生命環境系, 教授 (70344869)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2027-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / バイオフィルム / 進化

Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的はシアノバクテリアのバイオフィルム形成の起源と進化を明らかにし、その地球環境史との相互作用を議論することである。本年度は、シアノバクテリアのバイオフィルム形成にする関連する遺伝子群の調査と配列情報の収集を行い、分子系統解析に用いる配列データベースの構築を行った。また、最終年度予定している過去の気候変動との比較について、気候モデルを用いた数値実験を開始した。モデルを過去に適用するための数値実験を行い、地質記録との比較から妥当性を検証した。今後は構築したデータベースを用いて、シアノバクテリアにおける細胞外多糖（exopolysaccharide; EPS）合成系の分布や進化系統を明らかにする分子系統解析を行う。また、それぞれのEPS合成系がシアノバクテリアの細胞集合体の形成やストレス耐性に与える影響について議論する予定である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

シアノアバクテリア約280種について全ゲノムを収集し、その系統関係の解析、およびタンパク質へと転写・翻訳される可能性のあるDNA配列であるオープンリーディングフレームを抽出したデータベースの作成が完了した。これにより、次年度以降、バイオフィルム形成にする関連する遺伝子群の進化系統を解析する準備が整った。また、気候モデルに過去の境界条件を与えた数値実験を行い、地質記録と整合的な結果が得られることを確認した。

Strategy for Future Research Activity

シアノバクテリアの細胞集合体の重要な構成要素である細胞外多糖（exopolysaccharide; EPS）に着目し、解析を行う。シアノバクテリアには複数のEPS合成系が存在することが指摘されていることから、それぞれの関連遺伝子について、シアノバクテリアにおける分布や進化系統を明らかにする分子系統解析を行う。また、それぞれのEPS合成系がシアノバクテリアの細胞集合体の形成やストレス耐性に与える影響について、包括的な文献調査や実験から得られた情報を進化系統と比較し、環境変動との相互作用について議論する。

Research Products

• [Presentation] Global climate simulation under 450-kyr orbital forcing: implications for East Asian summer monsoon variability (2022)
  • Author(s): Matsusita, T., Harada, M., Ueda, H., Nakagawa, T., Kuboya, Y., Suzuki, Y., Kamae, Y.
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2022
  • Int'l Joint Research