Development of a novel thiol biomarker for the detection of copper stress in marine phytoplankton

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高濃度の銅は海洋生態系の基盤となる植物プランクトンにとって有毒であるため、銅の環境毒性を正確に評価できる手法が求められている。本研究では、チオール類を用いた海水植物プランクトンに対する銅毒性の新しいバイオマーカー評価法を確立するため、珪藻の単一株及び天然海水中の植物プランクトン群集を銅添加有無の条件下において培養した。また、外洋域へのチオール類バイオマーカーの適用可能性を検討するには西部北太平洋（熱帯、亜熱帯、亜寒帯）の天然表層海水（水深：10-100 メートル）を採取した。植物プランクトンは吸引ろ過によって培地から分離し、試料中の色素とチオール類含有量は高速液体クロマトグラフィーを用いて定量した。本研究では，植物プランクトン細胞中に一般に生産される二種類のチオール類：Cysteine（Cys） とGlutathione（GSH）を中心に分析した。銅の添加により天然海水中の海水植物プランクトンが弱まれ、細胞中のGSH含有量が大きく増加した（Cys 含有量は一定であった）。植物プランクトンが銅の毒性に対抗する際に生産するGSHは銅毒性のバイオマーカーとして適用できると考えられる。西部北太平洋西部の表層水における粒子態GSHは亜熱帯において最も高い濃度を示した。粒子態GSHは水塊の分布と関係性がなく，主に沈降粒子として亜表層に到達したと考えられる。粒子態GSH濃度が高い海域では、シアノバクテリアの色素マーカーであるZeaxanthin の濃度が高かったため、シアノバクテリアが主な植物プランクトン種である可能性が高い。シアノバクテリアは銅に対する耐性が弱いため，GSHを多く生産して銅の毒性を対抗するメカニズムを持つ可能性がある。一方，銅に対する耐性の高い珪藻が多く生息している亜寒帯では，生態系における銅の毒性が低いため，粒子態GSH濃度も低下した．