食用ラン藻スイゼンジノリを用いた細胞外多糖生産分子機構解明

• 研究課題/領域番号: 15K07557
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 水圏生産科学
• 研究機関: 福井県立大学
• 研究代表者: 大城 香 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 名誉教授 (90101104)
• 研究分担者: 兼崎 友 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 特任助教 (70380293)
• 連携研究者: 吉川 伸哉 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 准教授 (20405070)
• 研究協力者: 金子 達男 北陸先端技術大学院大学, 環境エネルギー領域, 教授 ; 高城 啓一 若狭湾エネルギー研究センター, 生物資源研究室, 室長
• 研究期間 (年度): 2015-04-01 – 2018-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2017年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2017年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
• キーワード: スイゼンジノリ / Aphanothece sacrum / 単細胞ラン藻 / 細胞外多糖合成 / 細胞外多糖合成関連遺伝子 / 全ゲノム解析 / exopolysaccharide (EPS) / シアノバクテリア / 細胞外多糖 / Exopolysaccharides / 細胞外多糖合成遺伝子 / Exopolysaccharaides / 細胞外多糖生産 / 細胞外多糖生産遺伝子 / Aphanothece sucrum

研究成果の概要

単細胞ラン藻スイゼンジノリ（Aphanothece sacrum）は300年以上食用として養殖されてきた本邦固有種で、近年細胞外多糖（EPS）が新規有用バイオ資源として注目されている。本藻のEPS合成分子機構解明を目的に、養殖場から独自に分離したクローン２株を用い (1)増殖とEPS合成の至適条件は20℃、光強度約80μmol/平米・秒である、(2)EPSは５種の主要単糖からなる分子量約10,000 kDaの巨大分子であることを示し、(3)炭素重イオンビーム照射処理によるEPS関連突然変異株作出の試み、(4)全ゲノム塩基配列決定と、EPS合成・細胞外放出関連遺伝子の同定を行った。

研究成果

• [雑誌論文] Draft Genome Sequence of the Nitrogen-Fixing and Hormogonia-Inducing Cyanobacterium Nostoc cycadae Strain WK-1, Isolated from the Coralloid Roots of Cycas revoluta. (2018)
  • 著者名/発表者名: Kanesaki Y, Hirose M, Hirose Y, Fujisawa T, Nakamura Y, Watanabe S, Matsunaga S, Uchida H, and Murakami A.
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 6 号: 7
  • DOI: 10.1128/genomea.00021-18
  • NAID: 120006488529
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of the Nonheterocystous Cyanobacterium Pseudanabaena sp. ABRG5-3 (2018)
  • 著者名/発表者名: Tajima Naoyuki、Kanesaki Yu、Sato Shusei、Yoshikawa Hirofumi、Maruyama Fumito、Kurokawa Ken、Ohta Hiroyuki、Nishizawa Tomoyasu、Asayama Munehiko、Sato Naoki
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 6 号: 6
  • DOI: 10.1128/genomea.01608-17
  • NAID: 120006457123
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] ParA-like protein influences the distribution of multi-copy chromosomes in cyanobacterium Synechococcus elongatus PCC 7942. (2018)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S, Noda A, Ohbayashi R, Uchioke K, Kurihara A, Nakatake S, Morioka S, Kanesaki Y, Chibazakura T, Yoshikawa H
  • 雑誌名: Microbiology 巻: 164 号: 1 ページ: 45-56
  • DOI: 10.1099/mic.0.000577
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Physiological properties and genetic analysis related to exopolysaccharide (EPS) production in the fresh-water unicellular cyanobacterium Aphanothece sacrum (Suizenji Nori) (2018)
  • 著者名/発表者名: Ohki1 Kaori, Kanesaki Yu, Suzuki1 Noriaki, Okajima Maiko, Kaneko Tatsuo, Yoshikawa Sinya
  • 雑誌名: Jornal General Applied Microbiology 巻: 64
  • NAID: 130007608428
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete Genome Sequence of a Coastal Cyanobacterium,Synechococcussp. Strain NIES-970 (2017)
  • 著者名/発表者名: Shimura Yohei、Hirose Yuu、Misawa Naomi、Wakazuki Sachiko、Fujisawa Takatomo、Nakamura Yasukazu、Kanesaki Yu、Yamaguchi Haruyo、Kawachi Masanobu
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 5 号: 14
  • DOI: 10.1128/genomea.00139-17
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Conserved two-component Hik34-Rre1 module directly activates heat-stress inducible transcription of major chaperone and other genes in Synechococcus elongatus PCC 7942. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kobayashi I., Watanabe S., Kanesaki Y., Shimada T., Yoshikawa H. and Tanaka K.
  • 雑誌名: Molecular Microbiology 巻: 104 ページ: 260-277
  • 査読あり
• [雑誌論文] CyanoBase: a large-scale update on its 20th anniversary. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fujisawa, T., Narikawa, R., Maeda, S., Watanabe, S., Kanesaki, Y., Kobayashi, K., Nomata, J., Hanaoka, M., Watanabe, M., Ehira, S., Suzuki, E., Awai, K. and Nakamura, Y.
  • 雑誌名: Nucleic Acids Research 巻: 45 号: D1 ページ: 551-554
  • DOI: 10.1093/nar/gkw1131
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Variety of DNA Replication Activity Among Cyanobacteria Correlates with Distinct Respiration Activity in the Dark (2017)
  • 著者名/発表者名: Ryudo Ohbayashi, Jun-ya Yamamoto, Satoru Watanabe, Yu Kanesaki, Taku Chibazakura, Shin-ya Miyagishima, Hirofumi Yoshikawa
  • 雑誌名: Plant and Cell Physiology 巻: 58 (2) ページ: 279-286
  • DOI: 10.1093/pcp/pcw186
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy metal biosorption from aqueous solutions by algae inhabiting rice paddies in Vietnam. (2016)
  • 著者名/発表者名: Tran HT, Vu ND, Matsukawa M, Okajima M, Kaneko T, Ohki K, Yoshikawa S
  • 雑誌名: J Environ Chem Engineer 巻: 4 ページ: 2529-2535
  • 査読あり
• [雑誌論文] Heavy metal biosorption from aqueous solutions by algae inhabiting rice paddies in Vietnam (2016)
  • 著者名/発表者名: Hang,T.T., Ngo,D.V., Matsukawa,M., Okajim,M., Kaneko,T., Ohki,K., Yoshikawa,S.
  • 雑誌名: Environ Chem Eng 巻: 4 ページ: 2529-2536
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ultrastructural analysis of siliceous cell wall regeneration in Triparma Laevis NIES-2565 (Parmales, Stramenopiles) (2016)
  • 著者名/発表者名: Yamada,K., Yoshikawa,Y., Ohki,K., Ichinomiya,M., Kuwata,A., Motomura,T., Nagasato,C.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 55
• [雑誌論文] Complete genome sequencing of cyanobacterium Leptolyngbya sp. NIES-3755 Journal of Biotechnology. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y., Fujisawa T., Ohtsubo Y., Katayama M., Misawa N., Wakazuki S., Shimura Y., Nakamura Y., Kawachi M., Yoshikawa H., Eki T., and Kanesaki Y.
  • 雑誌名: Genome Announcements 巻: 4 号: 2
  • DOI: 10.1128/genomea.00090-16
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Complete genome sequence of cyanobacterium Fischerella sp. NIES-3754, providing thermoresistant optogenetic tools. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y., Fujisawa T., Ohtsubo Y., Katayama M., Misawa N., Wakazuki S., Shimura Y., Nakamura Y., Kawachi M., Yoshikawa H., Eki T., and Kanesaki Y.
  • 雑誌名: Journal of Biotechnology 巻: 220 ページ: 45-46
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2016.01.011
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Complete genome sequence of cyanobacterium Nostoc sp. NIES-3756, a potentially useful strain for phytochrome-based bioengineering. (2016)
  • 著者名/発表者名: Hirose Y., Fujisawa T., Ohtsubo Y., Katayama M., Misawa N., Wakazuki S., Shimura Y., Nakamura Y., Kawachi M., Yoshikawa H., Eki T., and Kanesaki Y.
  • 雑誌名: Journal of Biotechnology 巻: 220 ページ: 51-52
  • DOI: 10.1016/j.jbiotec.2015.12.002
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Diversification of DnaA dependency for DNA replication in cyanobacterial evolution. (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohbayashi R., Watanabe S., Ehira S., Kanesaki Y., Chibazakura T., and Yoshikawa H.
  • 雑誌名: ISME Journal 巻: 10 号: 5 ページ: 1113-1121
  • DOI: 10.1038/ismej.2015.194
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Defense mechanisms of sargassacean species against the epiphytic red alga Neosiphonia harveyi (2015)
  • 著者名/発表者名: Nakajima,N., Ohki,K., Kamiya,M.
  • 雑誌名: J. Phycol. 巻: 51 ページ: 695-705
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intensive DNA replication and metabolism during the lag phase in cyanobacteria (2015)
  • 著者名/発表者名: Watanabe S., Ohbayashi R., Kanesaki Y., Saito N., Chibazakura T., Soga T., and Yoshikawa H.
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 10 号: 9 ページ: e0136800-e0136800
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0136800
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Analysis of spontaneous suppressor mutants from the photomixotrophically-grown pmgA-disrupted mutant in the cyanobacterium Synechocystis sp. PCC 6803 (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishijima, Y., Kanesaki, Y., Yoshikawa, H., Ogawa, T., Sonoike, K., Nishiyama, Y. and Hihara, Y.
  • 雑誌名: Photosynth. Res. 巻: - 号: 2-3 ページ: 465-475
  • DOI: 10.1007/s11120-015-0143-8
  • 査読あり
• [学会発表] シアノバクテリアにおける新規高温耐性株の取得とリシーケンス解析 (2017)
  • 著者名/発表者名: 兼崎友、樋山智恵美、小澤啓吾、宮澤和己、渡辺智、吉川博文
  • 学会等名: 日本農芸化学会 2017年度大会
  • 発表場所: 京都府京都市
  • 年月日: 2017-03-17
• [学会発表] アオコ原因シアノバクテリアPlanktothrix agardhii NIES-204株の完全ゲノム解読 (2017)
  • 著者名/発表者名: 志村遥平、藤澤貴智、広瀬侑、兼崎友、河地正伸
  • 学会等名: 第11回日本ゲノム微生物学会
  • 発表場所: 神奈川県藤沢市
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] 長期高温培養によるシアノバクテリア新規高温適応株の取得 (2017)
  • 著者名/発表者名: 兼崎友, 桶山智恵美、宮澤和己、渡辺智
  • 学会等名: NGS現場の会
• [学会発表] シアノバクテリアにおける高温適応進化実験の試み (2017)
  • 著者名/発表者名: 兼崎友, 桶山智恵美、宮澤和己、渡辺智、吉川博文
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会
• [学会発表] スイゼンジノリ分離株を用いた室内培養と細胞外多糖生産 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大城香, 鈴木謙之, 兼崎友, 岡島麻衣子、金子達男、吉川伸哉
  • 学会等名: 日本水産学会中部支部会
  • 発表場所: 福井県小浜市
  • 年月日: 2016-12-03
• [学会発表] スイゼンジノリ(Aphanothece sacrum)の細胞外多糖形成と関連遺伝子の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大城香、鈴木謙之、兼崎友、吉川伸哉
  • 学会等名: 日本植物学会第80回大会
  • 発表場所: 沖縄県宜野湾市
  • 年月日: 2016-09-16
• [学会発表] スイゼンジノリ(Aphanothece sacrum)分離株の増殖特性と細胞外多糖生産能の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木謙之・一宮睦雄・岡島麻衣子・金子達雄・吉川伸哉・大城香
  • 学会等名: 日本藻類学会
  • 発表場所: 日本医科歯科大学、東京
  • 年月日: 2016-03-18
• [学会発表] 単細胞ラン藻スイゼンジノリの分離株を用いた成長特性と多糖生産の検討 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大城 香・鈴木謙之・牧しづか・吉川伸哉、 岡島麻衣子・金子達男
  • 学会等名: 日本植物学会
  • 発表場所: 朱鷺メッセ、新潟
  • 年月日: 2015-09-06
• [学会発表] Growth and exopolysaccharide synthesis of edible freshwater cyanobacterium, _Aphanothece_ _sacrum_ (Suizenji Nori). (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohki,K. Suzuki,N., Maki,S., Yoshikawa,S., Okajima,M., Kaneko,T.
  • 学会等名: International Symposium on Photosynthetic Prokaryotes
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [学会発表] Identification of the associated genes for substrain-specific phenotypes of a cyanobacterium, Synechococcus elongatus PCC 7942. (2015)
  • 著者名/発表者名: Kanesaki Y., Ohbayashi R., Watanabe S., Yoshikawa H.
  • 学会等名: International Symposium on Photosynthetic Prokaryotes
  • 発表場所: Tubingen, Germany
  • 年月日: 2015-08-02
  • 国際学会
• [産業財産権] スイゼンジノリのクローン単藻株を用いた静置培養法による室内閉鎖養殖系 (2015)
  • 発明者名: 大城香、吉川伸哉
  • 権利者名: 公立大学法人福井県立大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 公開番号: 2017-035051
  • 出願年月日: 2015-08-12
  • 取得年月日: 2017-02-16
• [産業財産権] スイゼンジノリのクローン単藻株を用いた静置培養法による室内閉鎖養殖系 (2015)
  • 発明者名: 大城香、吉川伸也
  • 権利者名: 大城香、吉川伸也
  • 産業財産権種類: 特許
  • 出願年月日: 2015-08-12