Karenia属赤潮原因藻の遊泳および接着機構の解明

• Project/Area Number: 24K09388
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 43040:Biophysics-related
• Research Institution: Hokkaido University
• Principal Investigator: 西上 幸範 北海道大学, 電子科学研究所, 准教授 (80639021)
• Project Period (FY): 2024-04-01 – 2027-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥4,550,000 (Direct Cost: ¥3,500,000、Indirect Cost: ¥1,050,000); Fiscal Year 2026: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2025: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000); Fiscal Year 2024: ¥2,730,000 (Direct Cost: ¥2,100,000、Indirect Cost: ¥630,000)
• Keywords: 赤潮 / Karenia selliformis / 魚類斃死 / 原生生物 / 流れ場 / Karenia属 / 細胞運動 / 細胞接着

Outline of Research at the Start

プランクトンの大量増殖を原因とする赤潮は現在でも日本の漁業にとって重大な課題である。この原因生物の一種として渦鞭毛藻Karenia属に属する原生生物が知られている。この赤潮原因藻が魚を斃死させる過程に重要な因子として、遊泳および魚類エラへの接着が挙げられる。そこで、本研究ではこの遊泳と接着性に着目し、これらの行動の三次元的な可視化、定量化、および流体シミュレーションを用いた行動機構の解明を行う。

Outline of Annual Research Achievements

プランクトンの大量増殖を原因とする赤潮は現在でも日本の漁業にとって重大な課題である。本研究では赤潮原因藻の一種であるKarenia selliformisに着目した。この細胞が魚類を斃死させる際には鰓への接着が重要な過程であると考えられる。そこでこの接着機構を解明することを本研究の目的とした。
当該年度は、実験室で顕微観察が可能なメダカを用いて、鰓へのK. selliformisの接着性に関して調べた。鰓付近を顕微観察するために部分的に鰓蓋を除去し麻酔したメダカとK. selliformisを共存させた。その結果、鰓にK. selliformisが付着するということが分かった。次に、単離した鰓とK. selliformisを共存させると、予想に反してコントロールと鰓を比較するとK. selliformisは両者に同程度付着するということが分かった。鰓付近では水流が起きているということが期待されるので、流れの存在下でガラス基板付近のK. selliformisの行動を観察したところ、K. selliformisがある程度のシア流下においてガラス基板への接着性が上昇することが分かった。以上のことからK. selliformisの鰓への接着において流れが重要な役割を果たしている可能性が示唆された。

Current Status of Research Progress

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

Reason

当初計画通り、魚類鰓付近における顕微鏡を用いたK. selliformisの行動の可視化に成功した。また、単離鰓を用いた実験では予想に反してK. selliformisは鰓への付着は高くないことが分かった。一方で、ガラス基板を用いた場合でも流れが存在すれば接着性が上昇するということを発見した。このことは当初予期しない発見であり、今後この機構に関して詳細に調べる予定である。

Strategy for Future Research Activity

今後は、当該年度に新たに発見した流れ場中での接着性の向上機構に関して、精密に流れを制御した実験を行うことに加えて、流体力学モデルを用いて明らかにする予定である。