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微生物間の細胞内共生メカニズムの解明は学術的に重要なだけでなく、有用物質を高生産するための新たな微生物の創成などのバイオテクノロジーの基盤となると期待される。しかし、これまでに細胞内共生を可能にする遺伝子およびその分子機構は充分に明らかにされていない。
本研究では、原生動物のミドリゾウリムシと共生関係をもつ、緑藻のクロレラの細胞内共生の成立に関わる遺伝子を特定することを目指す。これまでの研究で研究代表者は、重イオンビームを用いて、共生クロレラの共生能欠損株を作出した。この数株の共生能欠損株のリシーケンス、遺伝子発現解析、および表現型の比較解析等を実施し、ミドリゾウリムシとクロレラの細胞内共生に関わる遺伝子を調べた。遺伝子発現解析の結果から、共生能欠損株と野生株で優位に発現量の異なる数種の遺伝子を抽出することができた。またこれまでに共生能欠損株と野生株では、光合成電子伝達や光合成初期過程に違いが見られており、これらの表現型の違いと共生能欠損について、分光的な解析を進めた。その結果、光合成系間の電子移動に違いがあることが明らかになった。さらに光条件などの培養条件が欠損株と野生株の増殖に及ぼす影響を調べたところ、光強度および栄養塩等の濃度において、野生株と欠損株で増殖に違いがあることが確認でき、細胞内代謝に違いがあることが示唆された。
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