| 研究課題/領域番号 |
23K23963
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| 補助金の研究課題番号 |
22H02700 (2022-2023)
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 基金 (2024)
補助金 (2022-2023) |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分45040:生態学および環境学関連
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| 研究機関 | 京都大学 |
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研究代表者 |
宮下 英明 京都大学, 人間・環境学研究科, 教授 (50323746)
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| 研究期間 (年度) |
2022-04-01 – 2027-03-31
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| 研究課題ステータス |
交付 (2024年度)
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| 配分額 *注記 |
16,380千円 (直接経費: 12,600千円、間接経費: 3,780千円)
2026年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2025年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2024年度: 2,340千円 (直接経費: 1,800千円、間接経費: 540千円)
2023年度: 1,820千円 (直接経費: 1,400千円、間接経費: 420千円)
2022年度: 8,060千円 (直接経費: 6,200千円、間接経費: 1,860千円)
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| キーワード | 遠赤色光 / 藻類 / 光合成 / アンテナ色素タンパク質複合体 / サンゴ骨格 / トランスクリプトーム / 順化 / 共生 / 藻類マット / トランスクリプトーム解析 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
本研究は、波長700 nm以上の光が優勢する環境の新たな酸素発生型光合成微生物生態像を浮かび上がらせることを目標に、1）遠赤色光のみを利用して光合成生育する真核藻類の多様性を明らかにする、2）それら藻類が遠赤色光を光合成に利用する仕組みを解明する、3）それら藻類の光合成作用スペクトルを明らかにする、また、4）遠赤色光捕獲アンテナ色素-タンパク質複合体およびその遺伝子を解明する、さらにそれらの情報を利用して、5）自然環境における藻類の遠赤色光利用状況を明らかにする手法を開発するものである。
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| 研究実績の概要 |
①遠赤色光利用藻類の多様性の解明：京都大学白浜水族館からサンゴ骨格1種1サンプル、琉球大学亜熱帯生物圏研究センター瀬底研究施設からサンゴ骨格13種15サンプルを分与いただき、骨格内に共生する藻類から遠赤色光下で生育する藻類の集積培養を行った。さらに生育した藻類を網羅的に単離を試み、現在合計14株の単離を継続している。
②遠赤色光下で生育する藻類の光合成における遠赤色光利用の仕組みの解明：当研究室でこれまでに琵琶湖湖水ならびに藻類マットから分離している遠赤色光のみで生育することのできる藻類10株について、吸収スペクトル、定常蛍光スペクトル、低温蛍光スペクトル、励起スペクトルを測定し、それぞれ白色光下で生育した細胞のそれらと比較した。この結果、遠赤色光で生育できる藻類の分光学的特性は、必ずしも一致しないことが明らかになり、藻類には複数の遠赤色光順化メカニズムが存在することが示唆された。
③遠赤色光捕獲アンテナ色素タンパク質複合体（FR-LHC）の分離・同定の試み：サンゴ骨格から独自に分離したPhaeophyila dendroides Sa-1株、ならびに、琵琶湖沿岸の藻類マットから分離したNechloris sp. Biwa5-2株について、それぞれ葉緑体を分離し、さらに、葉緑体を可溶化して密度勾配遠心分離によって光化学系タンパク質複合体の分離条件を検討した。また、得られたタンパク質複合体分画のタンパク質組成をSDS-PAGEによって明らかにする条件検討をした。モデル生物とは幾つか違った結果が得られているため、今後さらなる条件検討が必要であるもの、Sa-1株にはFR-LHCが誘導されているらしい一方で、Biwa5-2株では遠赤色光下において新たなLHCは誘導されていないと考えられた。この結果は、両藻類において遠赤色光への順化メカニズムが異なることを示している。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
遠赤色光のみで生育できる藻類を藻類マットから分離することが実施できていない点を除けば、計画以上に遂行できている。サンゴ骨格以外の環境からの遠赤色光のみで生育できる藻類の分離が実施できていないのは、分与いただいたサンゴ骨格サンプルの数が想定よりも多くなったため、それらかの藻類分離に専念したためである。2023年度には、サンゴ骨格からの藻類の分離を継続しながら、サンゴ骨格以外の環境からも遠赤色光のみで生育できる藻類の分離を実施する予定である。
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| 今後の研究の推進方策 |
①2022年度に引き続きサンゴ骨格に共生する遠赤色光のみで生育できる藻類の分離・単離を継続するとともに、サンゴ骨格以外の環境からも同様の藻類の分離・単離を進める。
②新たに単離・培養できたサンプルについて、分光学的特性（吸収スペクトル、蛍光スペクトル、励起スペクトルほか）を測定し、すでに測定した株との比較を通して、その多様性を明らかにする。
③遠赤色光捕獲アンテナ色素タンパク質複合体（FR-LHC）を誘導していると考えられる藻類については、葉緑体を分離し、さらに、葉緑体を可溶化して密度勾配遠心分離によって光化学系タンパク質複合体の分離条件を検討したうえで、得られたタンパク質複合体分画のタンパク質組成をSDS-PAGEによって明らかにする。FR-LHCと考えられるタンパク質が検出できた場合には、アミノ酸配列解析を行う。
④トランスクリプトーム解析によって遠赤色光下で誘導されるタンパク質のなかから、LHCと考えられる配列を探索し、タンパク質のアミノ酸配列解析から得られたデータを照合して、FR-LHCを同定する。
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