単細胞光合成生物における変動する環境下でのエネルギー生産と消費戦略の解明

阐明单细胞光合生物在波动环境下的能量生产和消耗策略

基本信息

批准号：
22K06396
负责人：
藤原崇之
金额：
$ 2.66万
依托单位：
National Institute of Genetics
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-22K06396/
关键词：
単細胞藻類環境応答藻類紅藻光合成自然環境遺伝的改変

项目摘要

自然環境は一定ではなく、日周や天候、季節などで変わる。真核藻類が変わりうる生息環境において、どのようにその変化に応答また適応し、増殖や生存を図っているのかを明らかにすることは、生態系のエネルギー・物質循環を理解する上で重要である。しかしながら、これまでの多くの実験は、一定の条件下でかつ自然環境ではありえないほどの富栄養培地を使って行われてきた。このような実験系では、真核藻類が実生息環境で進化させてきた環境適応機構を誤って理解する可能性がある。そこで、令和４年度は、実験室において実生息環境を再現することを目指した。研究対象とする真核藻類は、硫酸酸性温泉に優占的に生息する単細胞紅藻シアニジウム類に決定した。まず、温泉地において季節ごとあるいは異なる生息温度帯に生息するシアニジウムを単離した。つぎに採取した環境水（温泉水）をつかったシアニジウム類の培養を試みたが、バッチ培養でシアニジウム類を維持することはできなかった。環境水の栄養塩類を分析した結果、環境水はきわめて貧栄養であり、これが原因で藻類類を維持することができないと考えられた。そこで、栄養塩類を枯渇させることなく継続的に供給するために、簡易的な連続培養を行った。その結果、環境水でシアニジウムを培養することに成功した。自然環境は通常培地と比較して貧栄養であるが、継続的に栄養塩類が供給されるため、シアニジウム類が生存できると考えられた。

自然环境不是一成不变的，会随着昼夜周期、天气、季节等而变化。重要的是要阐明真核藻类如何响应和适应其栖息地的变化，以便在不断变化的栖息地中增殖和生存，从而了解生态系统的能量和物质循环。然而，迄今为止的许多实验都是在恒定条件下进行的，并使用营养丰富的培养基，这在自然环境中是不可能的。在这样的实验系统中，可能会误解真核藻类在其真实栖息地中进化的环境适应机制。因此，2020财年，我们的目标是在实验室中重现真实的栖息环境。研究目标真核藻类被确定为单细胞红藻 Cyanidinium，它主要生活在硫酸温泉中。首先，我们分离出栖息在温泉地区季节或不同温度带的氰化物。接下来，我们尝试使用收集的环境水（温泉水）培养氰化物，但无法在分批培养中维持氰化物。对环境水中的营养盐进行分析的结果发现，环境水中极度贫营养，认为这就是藻类无法维持的原因。因此，为了持续供应营养而不耗尽它们，我们进行了简单的连续培养。结果，他们成功地在环境水中培养了氰化物。尽管与正常培养基相比，自然环境是贫营养的，但人们认为氰化物可以生存，因为营养盐的持续供应。