Elucidation of the biological mechanisms of reef-building coral-dinoflagellates symbiosis using in vitro system

2022 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 22H03794
• Allocation Type: Single-year Grants
• Research Institution: Okinawa Institute of Science and Technology Graduate University
• Principal Investigator: 西辻 光希 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, スタッフサイエンティスト (60770823)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 佐藤 矩行 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, 教授 (30025481) ; 川村 和夫 高知大学, その他部局等(名誉教授), 名誉教授 (30136361) ; 藤原 滋樹 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (40229068) ; 將口 栄一 沖縄科学技術大学院大学, マリンゲノミックスユニット, グループリーダー (90378563)
• Project Period (FY): 2022-04-01 – 2025-03-31
• Keywords: サンゴ / 褐虫藻 / 共生 / 培養細胞

Outline of Annual Research Achievements

刺胞動物サンゴは褐虫藻と共生関係を成立させ、サンゴ礁という海洋で最も多様な生物群を育む場所を作り上げてきた。けれども近年の地球環境悪化によるサンゴ-褐虫藻共生の破綻 (サンゴの白化) によりサンゴ礁が崩壊しつつある。サンゴ礁を保全し海の生物多様性を維持・回復するにはサンゴ-褐虫藻共生の開始、成立・維持、崩壊の生物学的メカニズムを解明する必要がある。しかし自然のサンゴを対象とした解析は難しく、問題の本質に迫るには実験室内でのin vitro共生系の構築が必須と考えられている。我々は2021年に世界で初めてウスエダミドリイシの幼生から得た細胞を用いたin vitro共生系の確立に成功した。
2022年度には、ウスエダミドリイシのプラヌラ幼生を用いた培養細胞系の再構築を行い、複数の培養細胞系を新たに確立した。確立した培養細胞にさまざまな刺激を与え、その時の遺伝子発現変動解析を行なった。さらには培養細胞への遺伝子導入法の検討や褐虫藻のプロテオーム解析も行なった。
今後はこれらの研究を引き続き行うことに加え、10x GenomicsのSingle cell RNA-seq法などを用いて1細胞レベルでの遺伝子発現変動を解析する。これにより褐虫藻とウスエダミドリイシが共生関係を成立させる分子メカニズムの解明に迫る。

Current Status of Research Progress

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

Reason

多くのデータが得られているわけではないが、必要となるデータは得られ始めている。その他必要となる実験手法の技術開発や褐虫藻の解析も進んでおり、研究はおおむね順調に進展しているといえる。

Strategy for Future Research Activity

前年度に引き続き、培養細部系の維持を行う。さらに褐虫藻添加前後での遺伝子発現解析を1細胞レベルで明らかにすることに取り組む。さらには遺伝子導入手法の確立を目指す。また褐虫藻の遺伝子発現などの変化も明らかにする。