環境変化に対するストレス応答と生産量予測から探る「海の森」の成立と衰退，将来予測

2018 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 16H02939
• 研究機関: 鹿児島大学
• 研究代表者: 寺田 竜太 鹿児島大学, 農水産獣医学域水産学系, 教授 (70336329)
• 研究分担者: 嶌田 智 お茶の水女子大学, 基幹研究院, 准教授 (40322854) ; ニシハラ グレゴリーナオキ 長崎大学, 海洋未来イノベーション機構, 准教授 (40508321)
• 研究期間 (年度): 2016-04-01 – 2019-03-31
• キーワード: 環境変動 / 温暖化 / モニタリング / ストレス応答 / 生産量 / 藻類 / 海藻 / 藻場

研究実績の概要

「海の森」である藻場生態系は様々な環境ストレスの複合作用と応答で成立している。環境変動に伴うストレスの量的・質的変化により，今後の藻場の植生変化，衰退および生産力の低下が懸念されている。本課題では，温度や光などの環境ストレスに対する海藻，海草類の生理的な応答を迅速に把握することを目的とすると共に，光量，水温，栄養塩ストレス下で発現する遺伝子を把握し，天然藻体でそれら発現量を解析することで，藻場のストレス状態を把握できるシステムの構築を目指した。また，藻場の総一次生産量を通年計測することで，天然環境における総一次生産量(GPP)の動態と環境応答を明らかにすることも目的とした。
材料には，環境省モニタリングサイト1000で調査している褐藻コンブ類やアラメ類，ホンダワラ類，紅藻類を用い，モニ1000サイトでは水温や光量を測定した。各種の生理的な変化を迅速に把握するため，光量や温度，乾燥等の環境ストレスの影響について，パルス変調クロロフィル蛍光測定等を用いて評価した。特に，コンブ類やカジメ，ホンダワラ類，モズク類では，温度（低温や高温）と光の複合ストレスによって光合成活性が低下することが明らかになった。また，アラメの培養株からのRNA-seqに供する高濃度・高品質のRNAサンプルの準備に成功した。15℃とよび25℃の培養株の比較RNA-seq解析の結果，HSP90やHSP20など277遺伝子の発現量が25℃で有意に上昇していた。リアルタイムPCRでもHSP90やHSP20遺伝子の発現量の上昇が示された。藻場が衰退する場合に，植生が変化し，それに伴って生産力も減少する。藻場のGPPはホンダワラ類と海草で同等だったが，磯焼け海域のGPPは藻場の半分であることが明らかになった。これらの結果を基に，環境省モニ1000各藻場サイトの過去10年間の動態と将来の変化について総合考察を行った。

現在までの達成度 (段落)

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

平成30年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Assessment of photosynthetic performance in the two life history stages of Alaria crassifolia (Laminariales, Phaeophyceae) (2019)
  • 著者名/発表者名: Borlongan, I. A., Nishihara, G. N., Shimada, S., Terada, R.
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 67 ページ: 28-38
  • DOI: 10.1111/pre.12341
  • 査読あり
• [雑誌論文] Combined effects of irradiance and temperature on the PSII photochemical efficiency in the heteromorphic life history stages of cultivated Pyropia (Bangiales): P. yezoensis f. narawaensis and P. tenera from Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Nakahara, K., Borlongan, I. A., Watanabe, Y., Mine, T., Morikawa, T., Igari, T., Nishi, H., Endo, H., Nishihara, G. N.
  • 雑誌名: Journal of Applied Phycology 巻: 31 ページ: 1251-1257
  • DOI: 10.1007/s10811-018-1621-0
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of photosynthetically active radiation and temperature on the photosynthesis of two heteromorphic life history stages of a temperate edible brown alga, Cladosiphon umezakii (Chordariaceae, Ectocarpales), from Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto, R., Borlongan, I. A., Nishihara, G. N., Endo, H., Terada, R.
  • 雑誌名: Journal of Applied Phycology 巻: 31 ページ: 1259-1270
  • DOI: 10.1007/s10811-018-1655-3
  • 査読あり
• [雑誌論文] Photosynthetic performance of Saccharina angustata (Laminariales, Phaeophyceae) at the southern boundary of distribution in Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Borlongan, I. A., Maeno, Y., Kozono, J., Endo, H., Shimada, S., Nishihara, G. N., Terada, R.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: - ページ: -
  • DOI: 10.1080/00318884.2019.1571355
  • 査読あり
• [雑誌論文] Japan’s nationwide long-term monitoring survey of seaweed communities known as the “Monitoring Sites 1000”: Ten-year overview and future perspectives (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Abe, M., Abe, T., Aoki, M., Dazai, A., Endo, H., Kamiya, M., Kawai, H., Kurashima, A., Motomura, T., Murase, N., Sakanishi, Y., Shimabukuro, H., Tanaka, J., Yoshida, G., Aoki, M.
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: - ページ: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] The combined effects of PAR and temperature including the chilling-light stress on the photosynthesis of a temperate brown alga, Sargassum patens (Fucales), based on field and laboratory measurements (2018)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Matsumoto, K., Borlongan, I. A., Watanabe, Y., Nishihara, G. N., Endo, H., Shimada, S.
  • 雑誌名: Journal of Applied Phycology 巻: 30 ページ: 1893-1904
  • DOI: 10.1007/s10811-017-1344-7
  • 査読あり
• [雑誌論文] The photosynthetic responses to PAR and temperature including chilling-light stress on the heteromorphic life history stages of a brown alga, Cladosiphon okamuranus (Chordariaceae) from Ryukyu Islands, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Fukumoto, R., Borlongan, I. A., Nishihara, G. N., Endo, H., Terada, R.
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 66 ページ: 209-217
  • DOI: 10.1111/pre.12220
  • 査読あり
• [雑誌論文] Desiccation effect on the PSII photochemical efficiency of cultivated Japanese Caulerpa lentillifera under the shipping package environment (2018)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Nakazaki, Y., Borlongan, I. A., Endo, H., Nishihara, G. N.
  • 雑誌名: Journal of Applied Phycology 巻: 30 ページ: 2533-2588
  • DOI: 10.1007/s10811-018-1442-1
  • 査読あり
• [雑誌論文] Effect of temperature and PAR on photosynthesis of an endangered freshwater red alga, Thorea okadae, from Kagoshima, Japan (2018)
  • 著者名/発表者名: Kozono, J., Nishihara, G. N., Endo, H., Terada, R.
  • 雑誌名: Phycologia 巻: 57 ページ: 619-629
  • DOI: 10.2216/18-26.1
  • 査読あり
• [学会発表] 環境省モニタリングサイト1000沿岸域調査における藻場のモニタリング 2018年の成果 (2019)
  • 著者名/発表者名: 寺田竜太，阿部拓三，神谷充伸 ，川井浩史，倉島彰，本村泰三，坂西芳彦 ，島袋寛盛，田中次郎，青木美鈴
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 褐藻タマハハキモクの光合成に対する光と温度の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 伊藤友洋，Gregory N. Nishihara，遠藤光，寺田竜太
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 褐藻カジメの光合成に対する温度と光の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 姫野絢圭，Gregory N. Nishihara，遠藤光，寺田竜太
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] ナラワスサビノリ配偶体および胞子体の光合成に対して，光・温度・乾燥が与える影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 弓削智浩，渡邉裕基，森川太郎，三根崇幸，小園淳平，遠藤光，Gregory N. Nishihara，寺田竜太
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 褐藻ヒジキの止水条件における成長に対する水温と栄養塩濃度の影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 米盛裕希子，遠藤光，杉江透，寺田竜太
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 鹿児島県与次郎沿岸における褐藻ヒジキの季節的消長 (2019)
  • 著者名/発表者名: 杉江透，遠藤光，米盛裕希子，寺田竜太
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 藻場のキャノピー構造が光合成速度に及ぼす影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 井上幸男，日野出賢二郎，大崎幸一，紙崎星美，大竹正弘，戸田龍樹，寺田竜太，Gregory N. Nishihara
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 海藻の形状変化が与える光合成速度と栄養塩吸収速度への影響 (2019)
  • 著者名/発表者名: 大崎幸一，井上幸男，日野出賢二郎，紙崎星美，大竹正弘，寺田竜太，Gregory N. Nishihara
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 藻場生態系における一次生産と環境要因の関係 (2019)
  • 著者名/発表者名: 河手梓，井上幸男，大崎幸一，紙崎星美，松田悠平，寺田竜太，Gregory N. Nishihara
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 海洋植物の遺伝子発現に注目した健全性診断システムの開発 (2019)
  • 著者名/発表者名: 原淑乃，山崎誠和，高橋文雄 ，吉川伸哉，寺田竜太，嶌田智
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] 紅藻アマノリ類の乾燥適応 (2019)
  • 著者名/発表者名: 吉川祥代，寺田竜太，渡邉裕基，菊地則雄，嶌田智
  • 学会等名: 日本藻類学会第43回大会
• [学会発表] The photosynthetic responses to environmental gradient in the heteromorphic life history stages of some macroalgae (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Borlongan, I. A., Watanabe, Y., Nishihara, G. N.
  • 学会等名: 9th Natinal Conference on Algae and Plankton in Thailand
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effect of salinity and desiccation on photosynthetic performance of red alga, Bostrychia tenella (Rhodomelaceae) from Kagoshima, Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Bulan, J., Muangmai, N., Terada, R.
  • 学会等名: 9th Natinal Conference on Algae and Plankton in Thailand
  • 国際学会
• [学会発表] Effect of light and temperature on the PSII photochemical efficiency of Ulva ohnoi (2019)
  • 著者名/発表者名: Saromines, C. J., Terada, R., Borlongan, I. A., Nishihara, G. N.
  • 学会等名: 12th Asian Fisheries and Aquaculture Forum (12th AFAF)
  • 国際学会
• [学会発表] Photosynthetic activity including the Chilling-light sensitivity of a temperate Japanese brown alga, Sargassum macrocarpum (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada, R., Nakashima, Y., Borlongan, I. A., Shimabukuro, H., Kozono, J., Endo, H., Shimada, S., Nishihara, G. N.
  • 学会等名: 23rd International Seaweed Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Japan's nationwide long-term monitoring survey of seaweed communities known as the "Monitoring Sites 1000": Ten-year oerview and future perspectives (2019)
  • 著者名/発表者名: Terada, R.
  • 学会等名: 23rd International Seaweed Symposium
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Effects of light quality and temperature on the photosynthesis and pigment content of an edible red alga Meristotheca papulosa (Solieriaceae, Gigartinales) from Kagoshima, southern Japan (2019)
  • 著者名/発表者名: Borlongan, I. A., Suzuki, S., Nishihara, G. N., Terada, R.
  • 学会等名: 23rd International Seaweed Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] The effects of velocity and canopy deformation on the photosynthesis of a seaweed bed in a recirculating flow chamber (2019)
  • 著者名/発表者名: Inoue, Y., Hinode, K., Osaki, K., Kamisaki, H., Otake, M., Toda, T., Terada, R., Nishihara, G. N.
  • 学会等名: 23rd International Seaweed Symposium
  • 国際学会
• [備考] 海藻研究ジャーナル
  • URL: http://www.phycollab.org/