Serial transfer法による常温性藍藻の長期高温適応進化実験

连续转移法环境蓝藻长期高温适应进化实验

• 批准号: 21K05338
• 负责人: 兼崎 友
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Shizuoka University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05338/
• 关键词: シアノバクテリア; 高温ストレス; 適応進化; 突然変異; ゲノム解析; トランスクリプトーム

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。

据说蓝细菌大约在27亿年前出现在地球上，并且由于随后的自适应进化，它们已分为各种物种，包括嗜热和室温，到今天。例如，嗜热蓝细菌的最佳生长温度为elongatus bp-1的最佳生长温度为57°C。另一方面，Synechococcus Elongatus PCC 7942（以下称为PCC7942）是室温蓝细菌，上层生长温度为43°C。在任何较高的温度条件下，PCC7942细胞由于有丝分裂异常而变成丝状，并且细胞增殖被抑制。在这项研究中，我们通过使用串行转移培养的自适应进化实验建立了一条多个高温自适应演化菌株，其中传递细胞，同时将它们暴露于一定的高温高温条件下。通过整个基因组重新定制分析，或者每当生长极限温度或生理数据变化发生变化并观察到突变的基因座时，都会通过整个基因组重新定位分析来鉴定突变基因座。长期自适应进化实验已经测试了累积突变是否集中在基因组的特定区域，但目前尚未发现这样的热点。另一方面，就高温下的细胞形态而言，父母菌株和高温自适应菌株之间的差异很明显，并且已经发现高温自适应菌株即使在父母菌株变为细丝的温度下，高温适应性菌株也能保持正常细胞形态。此外，在新获得的高温适应菌株系中，在先前的菌株中发现了两个基因座的突变暗示对高温抗性的贡献，并且已经表明，在高温抗性和高流感适应性的高温耐药性和高温度适应性中涉及多种突变。

项目成果

NIES コレクションのシアノバクテリアのゲノム解析

NIES 收集的蓝藻基因组分析

• 发表时间: 2021
• 作者: 広瀬 侑;大坪 嘉行;三澤 直美;米川 千夏;長尾 信義;志村 遥平;藤澤 貴智;兼崎 友;加藤 浩;片山 光徳;山口 晴代;吉川 博文;池内 昌彦;浴 俊彦;中村 保一;河地 正伸
• 通讯作者: 河地 正伸

スピルリナ凝集体形成時に確認されたアルカリバチルス出現メカニズムの解析

分析螺旋藻聚集体形成过程中碱杆菌的出现机制

• 发表时间: 2022
• 作者: 駒形 遥;内田小百合;坂巻 裕;浦井 誠;兼崎 友;渡辺 智
• 通讯作者: 渡辺 智

Genome sequencing of the NIES Cyanobacteria collection with a focus on the heterocyst-forming clade.

• DOI: 10.1093/dnares/dsab024
• 发表时间: 2021-10-11
• 期刊: DNA research : an international journal for rapid publication of reports on genes and genomes
• 作者: Hirose Y;Ohtsubo Y;Misawa N;Yonekawa C;Nagao N;Shimura Y;Fujisawa T;Kanesaki Y;Katoh H;Katayama M;Yamaguchi H;Yoshikawa H;Ikeuchi M;Eki T;Nakamura Y;Kawachi M
• 通讯作者: Kawachi M

単細胞紅藻ガルデリア、光合成をやめるとか、やめないとか

单细胞红藻 Gardelia 可能会也可能不会停止光合作用

• 发表时间: 2023
• 作者: 小倉光雄;松谷峰ノ介;朝井計;鈴木道生;兼崎 友
• 通讯作者: 兼崎 友

極限環境藻類Cyanidium sp.のpHストレス応答に関する研究

极端微生物藻类Cyanidium sp. pH胁迫响应研究

• 发表时间: 2023
• 作者: 山内 あずさ;川島 玉稀;兼崎 友;渡辺 智
• 通讯作者: 渡辺 智