赤潮プランクトン休眠細胞の「目覚め」を電気化学操作で制御：電位応答発芽機構の解明

通过电化学操作控制休眠赤潮浮游生物细胞的“唤醒”：阐明电压响应萌发机制

基本信息

批准号：
20H03068
负责人：
伊藤真奈
金额：
$ 11.23万
依托单位：
Fisheries Research and Education Agency
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-04-01 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

海洋の底質中に蓄積する有毒プランクトンのシストの発芽は、酸素や光など様々な環境因子によって制御されている。本研究ではシストの発芽応答に影響を及ぼす電位の特定および作用機序を明らかにすることを目的としている。昨年度、試験系の参照極から溶出する銀によるプランクトンへの毒性影響が当初の想定以上に高いことが明らかとなった事から、参照極を使用しない２極系の試験系を確立した。本試験系にて培養で形成したプランクトンシストのみを用い、底質を含まない条件にて電位操作試験を実施した結果、電位操作はシストの発芽に影響を及ぼさなかった。このことは、シストが直接的に電位を感知していないこと、また、海水中の酸化還元物質がシストの発芽応答へ影響をおよぼさないことを示唆するものである。底質中に含まれる酸化還元物質および電子伝達物質が発芽応答への影響をおよぼす可能性が残されていることから今後検証する予定である。一方、シストの発芽自体には影響が認められなかったものの、発芽後の一部の栄養細胞の行動に異常が確認された。電位操作がプランクトンに与える影響の作用機序の解明に向け、本年度はまずシストの形成から発芽にいたるまでの代謝物をメタボローム解析を用いて同定した。その結果、栄養細胞とシストでは脂肪酸含有量が変化すること、また、シストの形成および保存温度により糖質の含有量が異なる事等が明らかとなり、発芽機序解明に向けシストの代謝物に関する基盤となる情報を得た。

海洋沉积物中积累的有毒浮游生物包囊的萌发受到氧气和光等各种环境因素的控制。本研究的目的是确定影响包囊萌发反应的潜力并阐明作用机制。去年，我们发现测试系统参比电极洗脱的银对浮游生物的毒性作用比最初预期的要高，因此我们建立了不使用参比电极的双极测试系统。在该测试系统中，仅使用无沉积物培养形成的浮游生物包囊进行电位操纵测试，结果，电位操纵对孢囊萌发没有影响。这表明孢囊并不直接感知电势，并且海水中的氧化还原物质不会影响孢囊的萌发反应。沉积物中所含的氧化还原物质和电子介体仍有可能影响发芽反应，我们计划在未来对此进行研究。另一方面，虽然没有观察到对包囊萌发本身的影响，但在萌发后观察到一些营养细胞的行为异常。为了阐明电位操纵对浮游生物的影响机制，今年我们首次利用代谢组分析鉴定了从包囊形成到萌发的代谢产物。结果表明，脂肪酸含量在营养细胞和包囊之间发生变化，并且碳水化合物含量根据包囊形成和储存温度而变化。