| 研究課題/領域番号 |
21K14032
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| 研究機関 | 琉球大学 |
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研究代表者 |
千徳 明日香 琉球大学, 理学部, 助教 (00722802)
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| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| キーワード | 無藻性イシサンゴ / 骨格形成様式 / 生物多様性 / 無性生殖 / 時計遺伝子 |
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| 研究実績の概要 |
浅海の造礁性イシサンゴにおいては，光量の変化で調整される時計遺伝子や，それがもたらす概日リズムなど，短時間スケールで周期的に発現する内因的な細胞生理現象が明らかとなってきた．本研究では，これまで注目されてこなかった無藻性サンゴの生体と骨格を用いた学際的研究によりサンゴ骨格中に，概日リズム，概日時計遺伝子，石灰化過程によって裏付けられた，正確な1日刻みの目盛りをサンゴ骨格に設定することを目的とする．浅海に比較し環境が安定している深海においてこのような微細な成長線を形成するのは，細胞生理現象の周期性が直接に影響を与えていると予想される．これにより，骨格構造と各時間リズムとの正確な対応関係明らかにし，極微小領域でのアラゴナイト結晶構造の仕組み，化学組成の不均質性，石灰化の分子機構，有機基質の役割を考慮した生体鉱化作用の解明を目指す．本研究は日輪といった微小スケールの成長線が，実は石灰化における造骨細胞などの日周活動と対応可能であることに注目し，微細な骨格構造から骨格形成時の細胞活動履歴を読み解く．
本年度は研究対象であるイシサンゴの確保や安定した飼育環境の設営を行い，飼育個体にストロンチウムやカルセインを添加し，骨格中に微量元素の取り込みを行った．また，飼育個体の概日リズムの検証を行うため，概日リズムにおける自由継続周期や環境に同調した日周性といった，ポリプの膨縮における時間的な要素を解析している．
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
無藻性サンゴの生体20個体を濾過海水の一定温度（13℃），暗黒（赤外線照射）の恒常条件下でサンゴを飼育している．そして，ポリプの膨縮の周期を，高感度カメラを用い長期間にわたって撮影，記録をしている．次に一定温度，明暗のサイクルを与えて，ポリプの状態を記録し，上記と同様の分析を行い，周期性の同調に光が関与するかどうかを調べている．
石灰化時のどのタイミングでストロンチウムを取り込み，pHを変化させるのかを観察し，細胞生物学的に石灰化過程を解明するため，飼育個体にストロンチウムやカルセインを添加し，飼育を続けている．
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| 今後の研究の推進方策 |
今後は骨格サンプルや生体試料でSEM観察用資料や凍結切片を作成し，骨格と軟体部の相互関係や各時計遺伝子の発現パターンと骨格形成（周期性・成長線）の対応関係を明らかにする．骨格形成に関与する遺伝子のクローニングを行う．骨格形成に関与する遺伝子として炭酸脱水酵素，サンゴ骨格中に存在が確認されているガラクシン，概日リズムをもたらす概日時計遺伝子cry1,2などに着目する．また，一斉放卵に関与すると考えられる光受容分子クリプトクロムにも着目する．次に造骨細胞を含む組織片を数時間おきに採集し，RNAを抽出し（一定温度・明暗サイクル下／一定温度・暗黒条件下），リアルタイムPCRを用いて上記各遺伝子の発現パターンから，これらの分子が期的に発現しているかどうか解析し，時間情報の分子的な背景を検討する．これにより遺伝子発現と骨格形成ならびにリズム解析との対応関係を明らかにする．
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| 次年度使用額が生じた理由 |
新型ウイルスの影響で航海調査が実施することができず，旅費や送料が減り，差額が生じた．次年度も新型ウイルスの影響を鑑みながら，適宜調査を計画する．
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