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サンゴ体外分解系に着目したサンゴ礁生態系フェーズシフトのメカニズム解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H00653
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分64:環境保全対策およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

井口 亮  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (50547502)

研究分担者 安田 仁奈  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (00617251)
田邊 俊朗  沖縄工業高等専門学校, 生物資源工学科, 准教授 (50378915)
高橋 俊一  琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (80620153)
酒井 一彦  琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (50153838)
豊原 治彦  摂南大学, 農学部, 教授 (90183079)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
44,850千円 (直接経費: 34,500千円、間接経費: 10,350千円)
2023年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2022年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2021年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
2020年度: 12,090千円 (直接経費: 9,300千円、間接経費: 2,790千円)
キーワードサンゴ / フェーズシフト / 消化酵素 / マイクロバイオーム / 体外分解系 / メタゲノム / ストレス耐性
研究開始時の研究の概要

本研究では、サンゴ礁生態系衰退時に生じるサンゴ優占から藻類優占へのフェーズシフトにおいて、サンゴがストレスを受けることで、サンゴ体外分解系による藻類や病原菌の除去能が減少してサンゴの加入・着底が阻害され、フェーズシフトが加速されるという仮説を検証する。

研究成果の概要

本研究では、サンゴ礁生態系のフェーズシフトに焦点を当てて、消化酵素の活性と存在量を評価し、その関連性を明らかにすることを目的とした。野外調査、飼育実験、生化学実験、遺伝子解析を組み合わせたアプローチを用いて、サンゴとその周辺環境の微生物由来の酵素の発現量・存在量、そしてその活性評価を試みた。その結果、サンゴ被度とバクテリア由来の酵素存在量の関係が地域間で大きくばらつくことが示唆された。また、遺伝子発現解析から、ストレス暴露やストレス耐性の違いによって、各種酵素の発現パターンが異なることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

サンゴ礁生態系におけるサンゴから藻類等へのフェーズシフトは、生態系の回復・保全を考える上で重要な課題であるが、その詳細なメカニズムの理解は、ミクロレベルではほとんど進んでいない。そのため、サンゴ及びその周辺環境のマイクロバイオームの消化酵素に着目してその詳細解明に初めて踏み込んだ本研究は、学術的意義がある。また、本研究が進展すれば、フェーズシフトを事前に探知するなどのマーカー開発につながるなど、社会的にも意義がある。

報告書

(6件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 2020 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2024 2023 2022 2021 2020

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 1件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 2件、 招待講演 3件)

  • [雑誌論文] Single-polyp metabolomics for coral health assessment2024

    • 著者名/発表者名
      Iguchi Akira、Iijima Mariko、Mizusawa Nanami、Ohno Yoshikazu、Yasumoto Ko、Suzuki Atsushi、Suga Shunichi、Tanaka Ken、Zaitsu Kei
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 14 号: 1 ページ: 3369-3369

    • DOI

      10.1038/s41598-024-53294-8

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Separate and combined effects of elevated pCO2 and temperature on the branching reef corals Acropora digitifera and Montipora digitata2023

    • 著者名/発表者名
      Manullang Cristiana、Singh Tanya、Sakai Kazuhiko、Miyagi Aika、Iwasaki Aiko、Nojiri Yukihiro、Iguchi Akira
    • 雑誌名

      Marine Environmental Research

      巻: 188 ページ: 106030-106030

    • DOI

      10.1016/j.marenvres.2023.106030

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Short-term improvement of heat tolerance in naturally growing Acropora corals in Okinawa2023

    • 著者名/発表者名
      Singh Tanya、Sakai Kazuhiko、Ishida-Castaeda Jun、Iguchi Akira
    • 雑誌名

      PeerJ

      巻: 11 ページ: e14629-e14629

    • DOI

      10.7717/peerj.14629

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Near-future levels of <i>p</i>CO<sub>2</sub> impact skeletal weights of coral primary polyps (<i>Acropora digitifera</i>)2022

    • 著者名/発表者名
      Bell Tomoko、Manullang Cristiana、Sakai Kazuhiko、Suzuki Atsushi、Iguchi Akira
    • 雑誌名

      Galaxea, Journal of Coral Reef Studies

      巻: 24 号: 1 ページ: 63-68

    • DOI

      10.3755/galaxea.G2020_S1N

    • NAID

      130008149232

    • ISSN
      1883-0838, 1883-3969
    • 年月日
      2022-01-31
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Calcification responses of subtropical corals to ocean acidification: a case study from Sesoko Island, Okinawa, Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Bell Tomoko、Manullang Cristiana、Kumagai Naoki H.、Sakai Kazuhiko、Suzuki Atsushi、Iguchi Akira
    • 雑誌名

      Galaxea, Journal of Coral Reef Studies

      巻: 24 号: 1 ページ: 51-61

    • DOI

      10.3755/galaxea.G2020_S2O

    • NAID

      130008149233

    • ISSN
      1883-0838, 1883-3969
    • 年月日
      2022-01-31
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Consideration of Genetic Structure in the Ecologically and Biologically Significant Marine Areas (EBSA) Criteria: A Review of Convention on Biological Diversity (CBD) Regional Workshops and A Case Study of Coral Reef Conservation Planning.2022

    • 著者名/発表者名
      Yamakita T, Sodeyama F, Iguchi A, Kitano YF, Teshima KM, Shimura A, Nakabayashi A, Nagai S, Nakamura T, Aizawa H, Yasuda N.
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 9 ページ: 823009-823009

    • DOI

      10.3389/fmars.2022.823009

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Calcification rates of a massive and a branching coral species were unrelated to diversity of endosymbiotic dinoflagellates.2022

    • 著者名/発表者名
      Gibu K, Ikeuchi E, Bell T, Nakamura T, Yoshioka Y, Suzuki A, Iguchi A.
    • 雑誌名

      Molecular Biology Reports

      巻: 49 号: 9 ページ: 9101-9106

    • DOI

      10.1007/s11033-022-07702-9

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Corals dramatically change their symbiotic partners in the front-lines of northward migration in associated with climate change.2023

    • 著者名/発表者名
      Shimura A, Kamata M, Yamakita T, Nakamura T, Taninaka H, Iguchi A, Nagai S, Kikuchi T, Shimizu S, Yusasa H, Kitano YF, Yasuda N.
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Coral Reef Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Strong genetic break of common coral species Pocillopora damicornis between temperate and subtropical areas in Japan; Possible risk of migration-load in face of climate change?2023

    • 著者名/発表者名
      Kamata M, Kitano YF, Iguchi A, Nozawa Y, Nagai S, Chen A, Wada N, Tang SL, Taninaka H, Yasuda N.
    • 学会等名
      5th Asia-Pacific Coral Reef Symposium
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 沖縄島沿岸域の石灰岩礁、砂泥底および海草藻場における原核生物叢解析と、酵素遺伝子組成推定2023

    • 著者名/発表者名
      濱本耕平(産総研・学振PD)・水山克(名桜大)・西島美由紀(産総研)・前田歩(産総研・学振PD)・儀武滉大(産総研)・Angelo Poliseno・James Davis Reimer(琉大理)・井口亮(産総研).
    • 学会等名
      2023 年日本ベントス学会・日本プランクトン学会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 沖縄島沿岸域における生物多様性と環境の統合的評価手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      水山克(名桜大)・水落裕樹(産総研)・山本聡(産総研)・松岡萌(産総研)・井口亮(産総研).
    • 学会等名
      日本サンゴ礁学会第26回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] メタゲノム解析を用いた異なる水温域に生息するコユビミドリイシの微生物叢および機能遺伝子の比較2023

    • 著者名/発表者名
      儀武滉大(産総研・東大)・城間博紹(OIST)・水山克(名桜大)・広松 采夏(琉大)・北野宏明(OIST)・酒井一彦(琉大)・安田仁奈(東大)・井口亮(産総研).
    • 学会等名
      日本サンゴ礁学会第26回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 沿岸域における生物多様性と環境の統合的評価手法の開発2023

    • 著者名/発表者名
      水山克・水落裕樹・山本聡・岩男弘毅・井口亮(産総研・地質情報)
    • 学会等名
      第39回地質調査総合センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書 2022 実績報告書
  • [学会発表] 沖縄の自然環境を舞台にしたバイオインフォマティクス研究事例の紹介2023

    • 著者名/発表者名
      井口亮(産総研・地質情報)
    • 学会等名
      日本サンゴ礁学会第26回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 遺伝子解析で沖縄島沿岸の生物多様性を俯瞰し統合解析を行う先に何が見えるか2023

    • 著者名/発表者名
      井口亮(産総研・地質情報)
    • 学会等名
      第39回地質調査総合センターシンポジウム
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 高CO2時代に対応したサンゴ礁保全に資するローカルな環境負荷の閾値設定に向けた研究2022

    • 著者名/発表者名
      井口亮・鈴木淳・飯島真理子(産総研・地質情報)・安元純(琉大・農)・中村崇(琉大理・琉大熱生研)・酒井一彦(琉大熱生研)・安元剛(北里大・海洋生命)・水澤奈々美(北里大・海洋生命)・熊谷直喜(国環研)
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 遺伝的指標による重要海域指標の提案と既存報告のレビュー、 サンゴ海域での評価例を踏まえたベントスでの活用可能性2022

    • 著者名/発表者名
      山北剛久(海洋研究開発機構)・袖山文彰(浦和大)・井口亮(産総研・地質情報)・北野裕子(自然研)・手島康介(九大)・志村晶史・中林朗(宮崎大)・長井敏(水研機構)・中村隆志・相澤浩明(東工大)・安田仁奈(東大)
    • 学会等名
      2022年日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 褐虫藻の多様性はサンゴ石灰化速度に影響するか2022

    • 著者名/発表者名
      池内絵里(産総研・地質情報、宮大・農)・儀武滉大(産総研・地質情報)・中村崇(琉大・理)・鈴木淳(産総研・地質情報)・井口亮(産総研・地質情報、産総研・E-code)・ 安田仁奈(宮大・農)
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会(ESJ69)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 環境応答におけるサンゴ種内変異をマルチオミックス解析で明らかにする2022

    • 著者名/発表者名
      井口亮(産総研・地質情報、産総研・E-code)・財津桂(名大・医)
    • 学会等名
      第69回日本生態学会大会(ESJ69)
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] コユビミドリイシの共生細菌に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      湯瀬水葵・安元剛・水澤奈々美(北里大・海洋生命)・飯島真理子(産総研・地質情報)・安元純(琉大・農)・井口亮(産総研・地質情報)・廣瀬美奈(トロピカルテクノプラス)・天野春奈・神保充・渡部終五(北里大・海洋生命)
    • 学会等名
      令和3年度日本水産学会春季大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 底質リン酸塩によるサンゴ石灰化阻害とそのメカニズム解明2020

    • 著者名/発表者名
      井口亮(産総研)・飯島真理子(産総研)・ベル智子(グアム大)・西島美由紀(産総研)・中村崇(琉大・理)・酒井一彦(琉大・熱生研究)・鈴木 淳(産総研)・安元純(琉大・農)・水澤奈々美(北里大・海洋生命)・安元剛(北里大・海洋生命)
    • 学会等名
      2020年度日本プランクトン・ベントス学会合同大会オンライン大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 地球的規模・地域的規模の環境変化がサンゴ石灰化に及ぼす影響ーサンゴポリプ実験系による検証ー2020

    • 著者名/発表者名
      井口亮(産総研・地質情報)・飯島真理子(産総研・地質情報)・ベル智子(グアム大学・環境)・西島美由紀(産総研・地質情報)・中村崇(琉大理・琉大熱生研)・酒井一彦(琉大熱生研)・鈴木淳(産総研・地質情報)・安元純(琉大・農)・水澤奈々美(北里大・海洋生命)・安元剛(北里大・海洋生命)・熊谷直喜(国環研)
    • 学会等名
      第15回バイオミネラリゼーションワークショップ
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 琉球列島海域での造礁サンゴ群集比較2020

    • 著者名/発表者名
      中村崇(琉大・理)・塚本陸(琉大・理)・徳田侑大(琉大・理)・石田潤一郎(琉大・理)・池田香菜(琉大・理)・Mariam Shidha Afzal(琉大・理)・井口亮(産総研・地質情報)
    • 学会等名
      2020年度日本サンゴ礁学会大会第23回大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書

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公開日: 2020-04-28   更新日: 2025-01-30  

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