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本研究では、シリカ（SiO2）からなる珪藻細胞壁（珪殻）の微細構造が生み出す栄養源の取り込み機構のメカニズムを解明し、それを規範として、物質が拡散する方向にバイアスをかけ、一定の方向に輸送することのできる微細構造を有した材料の開発に展開することを目指す。
平成28年度では、昨年度までに構築した珪殻上への機能性ペプチドディスプレイ技術を利用し、酸化チタン結晶化ペプチドをディスプレイした羽状目珪藻Fistulifera solarisの形質転換体を、様々な条件下において水溶性チタン化合物TiBALDH含有培地で培養した。この際、他のモデル珪藻が2m M TiBALDH含有培地中では生育できないのに対し、F. solarisは高いチタン耐性を示し、2m M TiBALDH含有培地中でも、TiBALDH未添加時と同等の生育を示すことを見出した。そこで同条件下でチタン沈着の定量、および詳細な局在解析を実施した。チタン沈着量（Ti/Si atomic%）は約10 %に達し、同条件で培養した野生株のチタン沈着量（約6 %）より有意に高かった。チタン沈着珪殻を培養液から回収し、高分解能電子顕微鏡を用いて解析したところ、非晶質酸化チタンが観察された。そこで、チタン沈着珪殻を焼成処理することで、酸化チタンの結晶化を行い、観察を容易にした。細胞の有機成分を除去して精製したチタン沈着珪殻の局在解析の結果、酸化チタンは珪殻全体にわたり沈着していることが確認された。一方、細胞の有機成分を除去せずに、薄膜化して細胞断面でのチタンの局在解析したところ、珪殻の内側にチタンが複層状に蓄積していることが示唆された。この構造が、どの細胞構造に由来するかを特定するには至らなかったが、珪殻の内側に複層的にチタンを蓄積することで、高いチタン蓄積量を実現したのではないかと考えられた。天然環境下においては、チタンのみならず、その他のミネラル成分なども同様の機構で蓄積される可能性が示唆された。
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