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本研究では、熱帯・亜熱帯海域の一次生産者として大きな役割を担うサンゴやイソギンチャクなどの刺胞動物と単細胞藻類である褐虫藻との細胞内共生の分子メカニズムを明らかにすることを目的としている。当該年度は、これまでに行った研究内容をまとめ、論文改訂と国際誌への投稿作業などを行った。
一般的に刺胞動物と褐虫藻の細胞内共生では、褐虫藻から刺胞動物に光合成産物を、刺胞動物から褐虫藻へはすみかや栄養塩を渡すと考えられているが、その分子メカニズムは明らかになっていない。この物質交換に着目して研究を行った結果、宿主なしで褐虫藻を単独培養した培地中に糖を分泌宿主なしで褐虫藻を単独培養した培地中に糖が分泌され、さらに低pH刺激により糖分泌は促進されることを見出した。通常のpHと低pHの培地で培養した褐虫藻の形態解析、遺伝子発現量解析、酵素活性測定により、宿主に依存しない糖分泌は褐虫藻の細胞壁の分解によって起こることを示した。褐虫藻は細胞分裂の際に最外層の細胞壁をあたかも「殻」の様に脱ぐことで分裂が進むため、細胞壁の一部は不要な「殻」として捨てられると考えらえてきた。本研究結果により、これまで不要と考えられていた「殻」が、実は共生関係や生態系の炭素循環において大きな役割を担っているという新しい仮説を提唱することができた。本研究は国際学術誌eLife誌に受理された。
昨年度までの刺胞動物の発生を制御する分子のスクリーニングに用いたデータを再解析したところ、刺胞動物幼生では不可逆点後に蛍光タンパク質の発現量が変化することを見出した。サンゴ成体の蛍光は褐虫藻を誘引することが知られ、幼生での蛍光タンパク質の発現量の変化は、褐虫藻との共生タイミングの制御に関わる可能性が考えられる。
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