Serial transfer法による常温性藍藻の長期高温適応進化実験

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シアノバクテリアは約27億年前に地球上に現れたとされており、その後の適応進化により好熱性、常温性など多様な種に分岐して現在に至っている。例えば好熱性シアノバクテリアThermosynechococcus elongatus BP-1の至適生育温度は57℃である。一方、Synechococcus elongatus PCC 7942 (以下、PCC7942)は常温性のシアノバクテリアであり、生育上限温度は43℃とされる。これ以上の高温条件ではPCC7942の細胞は分裂異常によりフィラメント状にとなり、細胞増殖は抑制される。本研究では細胞を亜致死高温条件に曝しながら継代するSerial transfer培養法での適応進化実験により、複数の高温適応進化株のラインを確立した。定期的、あるいは生育上限温度の上昇や生理的データの変化が見られる度に全ゲノムリシーケンス解析することで突然変異した遺伝子座を同定し、また突然変異の蓄積を観測した。長期間の適応進化実験により累積した突然変異がゲノム上の特定領域に集中するかどうかを検証をしたが、現時点ではそのようなホットスポットは見られていない。一方、高温下での細胞形態の面では親株と高温適応株の違いは明瞭で、親株がフィラメント状になるような温度でも高温適応株は通常の細胞形態を保つことが明らかになった。また新たに取得した高温適応株のラインでは、これまでの株ラインで高温耐性への寄与が示唆された2遺伝子座への変異は見られなかったことから、高温耐性や高温適応に関わる突然変異には多様性があることが見えてきた。