海洋植物プランクトンを利用した自然サイクル中における二酸化炭素固定化に関する研究--微量鉄化学種による光合成制御--

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 14780441
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 長谷川 浩 金沢大学, 工学部, 助教授 (90253335)
• キーワード: 鉄 / シデロホア / 海洋植物プランクトン / 生長制御 / 有機鉄錯体 / 鉄制限 / CLE / ACSV法 / 培養

研究概要

本研究では、(1)プランクトンが放出する植物シデロホアの探索、(2)鉄キレート錯体を用いた植物プランクトンの鉄取り込み機構の解析、(3)シデロホア生合成に係わる遺伝子の同定と組み替え微生物の創成に関する研究の3つの研究項目に取り組んだ。
プランクトンが放出する植物シデロホアの探索では、競争的配位子平衡反応を組み合わせた吸着カソーディックストリッピングボルタンメトリー法を用いた高感度測定法により、複数の系統群からなる植物プランクトンが鉄に強く配位する有機配位子を放出することを見いだした。有機配位子は鉄欠乏状態下において多く放出されるが、その際、植物プランクトンの細胞膜中においてはタンパク質の組成変化が生じることが分かった。
一方、有機鉄錯体を用いた鉄取り込み機構の解析では、有機配位子の生長に対する影響や鉄の取り込み経路はプランクトンの種によって多様であることが示唆された。溶液中における鉄の化学平衡モデルを用いて植物プランクトンの生長に関与する化学的因子を解析した結果、鉄欠乏状態における植物プランクトンの生長は、鉄と有機配位子の濃度比、及び、有機配位子の化学的性質により決定されることを明らかにした。鉄の取り込みにおいて観測された植物プランクトンの多様性は、鉄欠乏条件下において細胞内外で生じる分子レベルでの変化に起因していると考えられる。
更に本研究では、鉄取り込み機構に関与する遺伝子群を探索する第一段階として、鉄欠乏状態における植物プランクトンからRNAを分離精製する手法を確立した。今後は、植物プランクトンの鉄トランスポーター遺伝子のクローン化や、系統分類学的解析、ノーザンブロティングによる誘導発現の確認および組み換え酵母での発現等を実施し、植物プランクトンの鉄取り込み機構の全貌を分子生物学レベルで明らかにしたいと考えている。

研究成果

• [文献書誌] H.Hasegawa, T.Maki, K.Asano, K.Ueda, K.Ueda: "Detection of Iron(III)-Binding Ligands Originating from Marine Phytoplankton Using Cathodic Stripping Voltammetry"Anal.Sci.. 20. 89-93 (2004)
• [文献書誌] T.Maki, H.Hasegawa, H.Watarai, K.Ueda: "Classification for Dimethylarsenate-decomposing Bacteria Using a Restrict Fragment Length Polymorphism Analysis of 16S rRNA Genes"Anal.Sci.. 20. 89-93 (2004)
• [文献書誌] H.Hasegawa, T.Maki, K.Asano, K.Ueda, K.Ueda: "Determination of Iron(III)-Complexing Ligands Originatied from Marine Phytoplankton Using Cathodic Stripping Voltammetry"Geochim.Cosmochim.Acta.. 67(18S). A137 (2003)
• [文献書誌] T.Maki, H.Hasegawa, S.Wachi, K.Ueda: "Detection of Bacterial Population Contributing to Organoarsenic Decomposition"Geochim.Cosmochim.Acta.. 67(18S). A269 (2003)