1細胞計測系を用いたシアノバクテリアにおける窒素固定と毒生産の表現型可塑性解析

2015 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 26650156
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 大林 夏湖 東京大学, 総合文化研究科, 学術研究員 (20448202)
• Project Period (FY): 2014-04-01 – 2016-03-31
• Keywords: シアノバクテリア / 表現型の可塑性 / 毒遺伝子 / アナトキシン

Outline of Annual Research Achievements

シアノバクテリアでは、共通祖先が獲得した原始的形質として窒素固定能と毒生産能があることが知られている。しかし、多くの分類群でこれらの機能が失われつつあることがDNA系統解析から明らかになっている。この理由として、両機能を保持するコストが生じているという仮説を立てた。この仮説を検証するため、ネンジュモ目のシアノバクテリアの遺伝的種内変異系統を用いコストの有無を環境変化への応答（反応基準）から判断する必要がある。本研究では反応基準の検出手法として、一細胞計測系を用いることを試みた。実験に使用したネンジュモ目は2013年にアジア初記載となる日本国内で見つかった有毒シアノバクテリアで、生理的生態学的特性は未解明な部分が多い。このため平成26年度は国内の広範囲の野外湖沼で採水を行い、実験室内で同種の有無を確認し、単離株作成を試みた。また1細胞培養計測系で表現型可塑性を測定するためには、遺伝子発現時に蛍光を発するような遺伝子組み換え株を作成する必要がある。そこで平成27年度は、同種別系統株の毒遺伝子アナトキシンジーンクラスターのプライマーを用いて、毒遺伝子発現のプロモーター領域を確定するための遺伝子配列の決定を行い遺伝子組み換え体の作成を試み、形質転換の際に必要となる寒天培地上での条件検討を行った。野外系統株を使用した遺伝子組み換え株の作成は、当初予期しなかった細胞レベルの生得的生理活性で多くの問題が生じたが、試行錯誤を行なった。さらに栄養塩と毒遺伝子の発現についてmRNAの発現量を比較することを試みCT培地中の窒素、リンの濃度を変化させ、この時の発現量の比較を行った。