Function of nitric oxide as a new growth regulator of red tide algae

一氧化氮作为新型赤潮藻生长调节剂的作用

• 批准号: 22K19213
• 负责人: 武田 重信
• 金额: $ 4.08万
• 依托单位: Nagasaki University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
• 财政年份: 2022
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2022-06-30 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-22K19213/
• 关键词: 赤潮; 一酸化窒素; 海洋生態系; 窒素循環; 植物プランクトン

一酸化窒素（NO）は、高等植物など生体内の多様な生理過程におけるシグナル伝達分子としての重要性が認識されているにも関わらず、海洋生態系における生理機能の解明が未着手である。そこで本研究では、NOが海洋植物プランクトンの新規の増殖制御因子になり得るかどうかを検討するために、異なるNO濃度環境における赤潮藻類の培養実験に取り組んだ。海水中で生成したNOは数秒程度で二次反応を引き起こすため、溶存NOの定常濃度は、海水中でのNOの生成と消失のバランスによって決まると考えられる。そこで、酸素除去した培養液にNO飽和海水を一定量添加したものをポンプで培養容器に連続的に供給しつつNO濃度環境を制御するシステムを新たに構築した。培養系へのNOの供給フラックスを電気化学的NOセンサーでモニタリングした結果、培養液中のNO濃度として、自然の沿岸域の表層海水中と同様なレベルで制御可能であることを確認した。この培養実験システムを用いて、明期におけるNO供給速度として0、78、300、1600 nmol/L/14hrの条件下における赤潮珪藻Skeletonemaの増殖応答を比較したところ、NO供給量の増加に伴う増殖速度の抑制作用が認められ、その閾値は78～300 nmol/L/14hrの範囲にあることが明らかになった。また、NO供給を止めた後の増殖能について調べたところ、1～2日で増殖が回復することを確認し、NOによる強い増殖抑制を経て回復する時の増殖は、NOの影響を受けていない時よりも速くなることが分かった。これらの結果から、NOが沿岸域表層における海洋植物プランクトンの増殖抑制因子として作用している可能性が高まった。

尽管一氧化氮（NO）在生物体（例如较高植物）的各种生理过程中被认为是信号分子，但仍未开发阐明海洋生态系统的生理功能。因此，在这项研究中，我们致力于在不同的NO浓度环境中进行红潮藻类的培养实验，以研究NO是否可以成为海洋浮游植物的新生长调节剂。由于在海水中没有产生的没有产生的次要反应，因此人们认为，溶解的NO的稳态浓度取决于海水中的NO形成和消失之间的平衡。因此，通过连续向已使用氧气去除的培养液体提供一定量的培养液体，通过连续向培养液体提供一定量的无饱和海水来控制NO浓度环境，并通过将其连续向培养容器提供泵提供。使用电化学无传感器对培养系统无供应的通量进行监测，并确认可以在培养基中的NO浓度以类似于自然沿海地区的海水相似的水平进行控制。使用这种培养实验系统，我们比较了在0、78、300和1600 nmol/l/14hr的条件下，红潮硅藻骨架的增殖反应是在光阶段没有饲料速率，并且发现无饲料速率的增加被抑制，并且阈值在78至300 nmol/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l/l。此外，当我们调查停止NO供应后的增殖能力时，我们确认增长会在1-2天内恢复，并发现增长后，由于NO导致的增长强烈抑制后，其增长恢复时，其增长速度比不影响NO的增长速度更快。这些结果增加了没有充当地表沿海地区海洋浮游植物的生长抑制剂的可能性。