水域生態系におけるシアノバクテリア生物時計の意義の解明

2022 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 18K05797
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 基金
• 応募区分: 一般
• 審査区分: 小区分40030:水圏生産科学関連
• 研究機関: 龍谷大学
• 研究代表者: 吉山 洋子 龍谷大学, 農学部, 実験助手 (80519968)
• 研究期間 (年度): 2018-04-01 – 2023-03-31
• キーワード: 湖沼生態系 / 藻類 / 生物時計 / 理論モデル / 鉛直移動

研究成果の概要

原核生物シアノバクテリアには概日リズムを持つ種の存在が知られている．その研究は生化学的研究が中心で、野外生態系での研究は遅れている．水域生態系において生物が概日時計を有するメリットも明らかではない．そこでシアノバクテリア概日時計の適応的意義に関して理論的に，その鉛直移動を解析した結果，日周鉛直移動や隔日鉛直移動，不規則周期鉛直移動（カオス様振動）といった鉛直移動パターンが得られた．この結果は，概日時計などによる制御が行われない場合にシアノバクテリアの光合成生産が不安定となることを示唆している．

自由記述の分野

微生物生態学

研究成果の学術的意義や社会的意義

本研究は自然生態系の淡水域のシアノバクテリアの時計遺伝子に注目した点，および一次生産者の概日時計の役割を明らかにすることを試みる点が，先行研究と比較して，独自性・創造性が高い．これまで水域生態系の基盤をなす植物プランクトンの動態，例えば植物プランクトン種組成の季節変化といった現象を考える際，食物網におけるトップダウン効果とボトムアップ効果のバランスで考えられてきたが，さらに内生リズムが重要な役割を果たす可能性がある．本研究の成果は「時計遺伝子はプランクトン態のシアノバクテリアでは維持されているが，付着態などのシアノバクテリアでは適応的意義が少なく失われている」といった検証可能な予測を与える．