Analysis of drought tolerance mechanisms involved in the process of dehydration in a terrestrial cyanobacterium, Nostoc sp. HK-01.

陆生蓝藻发菜脱水过程中涉及的耐旱机制分析。

• 批准号: 21K05350
• 负责人: 安部 智子
• 金额: $ 2.75万
• 依托单位: Tokyo Denki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05350/
• 关键词: シアノバクテリア; 乾燥耐性; 紫外線耐性; 遺伝子発現

高い過酷環境耐性を備えるNostoc sp. HK-01 における乾燥過程の細胞で、発現量が変動する遺伝子を特定するため、次の実験を行った。未乾燥および乾燥途中の細胞からRNAを抽出・精製し、RNA-seqにより乾燥前の発現遺伝子と比較することにより乾燥中に発現が増加した、あるいは減少した遺伝子を検出した。未乾燥細胞の湿重量を100％とした時、湿重量50%および10%以下の細胞を採取した。湿重量50%の細胞において、発現量が増加した遺伝子267個、発現量が減少した遺伝子23個が検出された。中でも、2種のHeat shock protein遺伝子の発現量が顕著に増加することを見出した。シアノバクテリアが増殖過程で細胞外環境に産生する細胞外物質（ES; Extracellular substance）は、多糖類や脂質、タンパク質などの生体高分子で構成されている。Nostoc sp. HK-01の乾燥藻体中の休眠細胞の高い過酷環境耐性にESが高く寄与していると考えられた。ESを取り除いた除去細胞と、取り除かない未除去細胞を用意し、それぞれの乾燥細胞を紫外線に暴露した結果、UVC照射後のES未除去藻体の生存率は、ES除去藻体の生存率と比較して有意に高いことがわかった。ESの吸収波長からES中に紫外線吸収物質が存在することが示された。この物質が、本菌株の細胞の保護に高く貢献していることを、本研究で確立した藻体を用いた生物検定手法により明らかにした。

进行以下实验来鉴定发菜HK-01在干燥过程中细胞中表达水平波动的基因，该发菜对恶劣环境具有较高的耐受性。从未干燥和部分干燥的细胞中提取并纯化RNA，通过使用RNA-seq将表达的基因与干燥前的表达基因进行比较来检测干燥过程中表达增加或减少的基因。以未干燥细胞湿重为100%时，收集重量小于湿重50%和10%的细胞。在湿重为50%的细胞中，检测到267个表达水平升高的基因和23个表达水平降低的基因。其中，我们发现两类热休克蛋白基因的表达量显着升高。蓝藻在生长过程中在细胞外环境中产生的胞外物质（ES）由多糖、脂质和蛋白质等生物聚合物组成。据认为，ES极大地促进了发菜HK-01干藻体内休眠细胞对恶劣环境的高抵抗力。我们制备了已去除ES的耗尽细胞和未去除ES的未去除细胞，并将每个干燥细胞暴露于紫外线。结果发现，未去除ES的藻体在UVC照射后的存活率是100％。与去除ES的藻体的存活率相同，发现比较显着更高。 ES的吸收波长表明ES中存在紫外吸收物质。通过使用本研究中建立的藻类细胞的生物测定方法，我们发现该物质极大地有助于保护该菌株的细胞。

项目成果

Contribution of extracellular substances to cell protective abilities against UV radiation and differentiation of germination, vegetative cells and hormogonia, during their life cycle in <i>Nostoc</i> sp. HK-01

发菜生命周期中，细胞外物质对细胞抵御紫外线辐射的保护能力以及发芽、营养细胞和激素的分化的贡献。

• DOI: 10.11450/seitaikogaku.35.13
• 发表时间: 2023
• 期刊: Eco-Engineering
• 影响因子: 0.3
• 作者: Midori Ong;Miku Tokita;Hiroshi Katoh;Tomoko Abe;Sayaka Takahashi;Hajime Mita;Kazumichi Nakagawa;Toshisada Suzuki;Kaori Tomita-Yokotani
• 通讯作者: Kaori Tomita-Yokotani

陸棲藍藻 Nostoc sp. HK-01の低水分環境において誘導されるタンパク質の解析

低湿度环境下陆生蓝细菌发菜 HK-01 诱导的蛋白质分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 田中 博子;安部 智子;加藤 浩;オン 碧;富田ー横谷 香織
• 通讯作者: 富田ー横谷 香織

過酷環境耐性を備えたシアノバクテリアの生存戦略 －活性酸素除去機能からの検証－

蓝藻抗恶劣环境的生存策略-活性氧去除功能验证-

• 发表时间: 2022
• 作者: 鴇田未来;オン碧;安部智子;加藤浩;横谷香織
• 通讯作者: 横谷香織

Relationship between the cells layer thickness and wavelength of sun light in a cyanobacterium, Nostoc sp. HK-01, in especially UV radiation

蓝藻发菜菌细胞层厚度与太阳光波长之间的关系。

• 发表时间: 2022
• 作者: Kaori Tomita-Yokotani;Midori Ong;Miku Tokita;Hiroshi Katoh;Tomoko Abe;Shunta Kimura;Hirofumi Hashimoto;Kintake Sonoike;Masayuki Ohmori;Akihiko Yamagishi;Hajime Mita;Tanpopo member.
• 通讯作者: Tanpopo member.

陸棲シアノバクテリア Nostoc sp. HK-01の低水分環境において誘導される遺伝子の発現解析

陆生蓝藻发菜HK-01在低湿度环境中诱导的基因表达分析。

• 发表时间: 2022
• 作者: 8.柴﨑 健豪;田中 博子;加藤 浩;富田ー横谷 香織;オン 碧;安部 智子
• 通讯作者: 安部 智子