海藻類における光合成クロロフィル遅延蛍光測定系の構築と養殖技術への応用

海藻光合叶绿素延迟荧光测量系统的构建及其在水产养殖技术中的应用

• 批准号: 22K05805
• 负责人: 寺田 竜太
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Kagoshima University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-04-01 至 2025-03-31
• 项目状态: 未结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K05805/
• 关键词: 海藻; 生理生態; 光合成; クロロフィル蛍光; 遅延蛍光; 生長率; 藻類; ストレス応答; 環境応答

本研究では，植物が光合成する際に発生するクロロフィル遅延蛍光（Delayed Fluorescence, DF）の測定技術を海藻類に初めて用い，温度や光，貧栄養などの環境勾配下での遅延蛍光のストレス応答推定システムを構築すると共に，蛍光に基づいて生長率を推定する新技術を確立することを目的とする。藻類の遅延蛍光（DF）が測定できる浜松ホトニクス製の機器を特注し，海藻類を中心とした藻類の至適条件やストレス条件下での遅延蛍光を測定する。温度や光等，同じ条件下において，知見の集積しているパルス変調クロロフィル蛍光（PAM）でも測定を行い，値の変化について評価を行う。遅延蛍光の発光総量は試料の生物量（葉緑体量）と相関するため，細胞数や重量による生長率と同様にバイオアッセイにおける生物量の代理値として利用可能であるとされている。サンプルを培養する過程においても遅延蛍光を測定し，値の変化から生長率を推定する方法を確立する。2022年度は，緑藻ボニアオノリや褐藻マコンブ，ヤレオオギ，ハイオオギ，紅藻Kappaphyus alvareziiを用い，温度や光，環境ストレスの応答を既存のPAMと比較する形で研究を行った。その結果，いずれの種においても，温度や光の応答において，遅延蛍光はPAMクロロフィル蛍光と同じような応答を示し，ストレス応答の指標として有効であることが示唆された。特に，組織全体の細胞が分裂するボニンアオノリでは，生長にともなう過程で遅延蛍光値が増加し，相対生長率を算出することに成功した。一方，頂端分裂組織を除いた組織を用いたヤレオオギやハイオオギ，マコンブでは，培養器官前後の遅延蛍光値が変化せず，重量と遅延蛍光の両方において相対生長率も0だった。

这项研究旨在首先使用该技术来测量叶绿素延迟的荧光（DF），该技术是在植物光合作用，海藻的植物时生成的，并建立了一个系统，以估算环境梯度下延迟荧光的压力响应，例如温度，光线和较差的营养和营养不良，以及建立基于荧光的新技术。我们特别订购了可以测量藻类延迟荧光（DF）的Hamamatsu光子学仪器，并在最佳条件和主要是海藻的最佳条件和应力条件下测量延迟的荧光。在相同的条件（例如温度和光线）下，还用脉冲调节的叶绿素荧光（PAM）进行测量，并评估了值的变化。发射的延迟荧光的总量与样品的生物量（叶绿体量）相关，因此据说它可以作为生物测定中生物量的替代物，就像基于细胞计数和重量的生长速率一样。建立了一种方法来测量培养过程中延迟荧光，并根据价值变化估算生长速率。 2022年，我们使用绿藻，棕色藻类，Yareo-Ogi，高级藻类和红藻kappaphyus alvarezii进行了研究，将对温度，光和环境压力的响应与现有PAM进行了比较。结果表明，在所有物种中，温度和光反应的荧光延迟均表现出对PAM叶绿素荧光的相似反应，这表明它作为应力反应的指标有效。特别是，在Bonine Greentail的情况下，细胞在整个组织中分裂，延迟的荧光值在生长过程中增加，并且相对生长速率被成功地计算出来。另一方面，在Yreoot，高级GIGA和MACOMB中，使用不包括根尖分生组织的组织，培养器官之前和之后延迟的荧光值没有变化，并且重量和延迟荧光的相对生长速率均为零。