Virus-driven clockwork in lower tropic level marine ecosystem and its impact on the ocean

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海洋において光合成微生物へのウイルス感染に日周性を見出した。そこで、娘ウイルス放出に伴って漏出される光合成産物（=有機物）を起点として、海洋低次生態系全体へ及ぶ日周性をはじめとする周期性をオミックス解析により検出し、その分子機構を解明する。本年度の研究成果は、以下の通りである。(1)大阪湾口部・採水地点における原核生物優占種・ウイルスの調査から、原核生物優占種のほぼすべての系統において細胞密度が増すと頻度依存的にウイルス被感染度が上昇することを見出した。また、赤潮藻類に感染するウイルスに特異的なプライマーの作成にも成功し、頻度依存的なウイルスの影響を淡水生態系でも確認した。(2)同海域においてシアノバクテリアSynechococcus属と従属栄養性古細菌MGIIにおいて、優占系統はそれぞれ1系統と4系統に限定され、前者には2属 150個余のウイルスを、後者1系統に2属 8個のウイルスペアを同定した。これらにおいてそれぞれ宿主の光合成遺伝子と増殖関連遺伝子とウイルス遺伝子の転写動態は相関し、日周性があることが示された。(3)同海域より、セルソーターを用いて、本海域の主要一次生産者と考えられる原核生物画分に回収されるピコ真核緑藻を濃縮し、その培養に成功した。本種のオルガネラゲノム・ウイルスゲノム断片を解読し、上記の原核生物画分メタトランスクリプトームを用いることで本種の日周期的転写活動をとらえることに成功しつつある。(4)メソコズム実験により、赤潮形成藻類種の違いにより、系統的に異なる原核生物の増殖を促し、それらの原核生物感染性ウイルスの動態にまでその差異が影響することを明らかにした。さらにウイルス感染した赤潮形成藻H. akashiwo細胞に分岐鎖アミノ酸が蓄積し、本アミノ酸を特異的に利用可能な魚介類病原性原核生物の増殖を促進するという分子機構の一端を捉えることに成功した。