サンゴの白化における共生藻光合成修復メカニズムに関する研究

珊瑚白化过程中共生藻类光合作用修复机制研究

基本信息

批准号：
06F06759
负责人：
山崎秀雄
金额：
$ 1.47万
依托单位：
University of the Ryukyus
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2006
资助国家：
日本
起止时间：
2006 至 2008
项目状态：
已结题

项目摘要

地球温暖化にともなって表面海水温度が上昇しており、多くの海洋生態系が影響を受けている。特に、熱帯・亜熱帯のサンゴ礁生態系への影響は甚大で、世界各地のサンゴ礁が衰退と絶滅の危機に瀕している。穏和な熱帯で進化してきた造礁サンゴ(石サンゴ)は、温度変化に敏感な動物である。僅かな海水温の上昇によって「サンゴの白化」とよばれる特徴的な現象をみせる。サンゴの白化現象は、サンゴ礁生態系の崩壊を示す初期症状と考えられるが、直接的な原因や白化の分子機構が不明なため、対策を講じることができないのが現状である。本研究では、サンゴに共生している褐虫藻側からサンゴの白化メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年は、高温誘起性障害の発生機序について、共生藻の細胞死誘導メカニズムの検討をおこなった。褐虫藻Symbiodinium microadriaticumを純粋培養し、高温に対する応答を調べた。培養温度を通常の27度から32度にあげた場合、褐虫藻細胞の生残率の低下が認められた。この時、SYTOX-Greenによって検出されるカスパーゼ3様活性の顕著な上昇が観察された。カスパーゼ様活性の上昇に伴って、褐虫藻からの一酸化窒素(NO)生産の顕著な増加がみられることを見いだした。哺乳類型カスパーゼ3の阻害剤であるAc-DEVD-CHOを加えたところ、高温誘導性のカスパーゼ様活性の上昇が抑制されることが明らかとなった。さらに、NO生産とカスパーゼ様活性上昇との関連を探るために、化学的NO供与体であるsodium nitroprusside(SNP),S-nitrosoglutathione(GSNO),S-nitroso-N-acetylpenicillamine(SNAP)および3,3bis(Aminoethyl)-1-hydroxy-2-oxo-1-triazene(NOC-18)を添加して効果を調べた。これらの供与体の中で、SNPとNOC-18には、顕著なカスパーゼ活性誘導効果があることが確かめられた。これらのNO供与体の効果は、カスパーゼ阻害剤Ac-DEVD-CHOを添加することによって完全に抑制された。本研究の結果、高温暴露によって、まず、褐虫藻のNO生産が過剰となり、その後、カスパーゼ3様活性の上昇が誘導され、その後、褐虫藻の細胞死が引きおこされる一連のスキームが明らかとなった。現在、研究成果は英文国際誌に投稿中である。

由于全球变暖，地表海水温度升高，许多海洋生态系统受到影响。特别是，对热带和亚热带珊瑚礁生态系统的影响是巨大的，世界各地的珊瑚礁面临下降和灭绝。珊瑚礁建造的珊瑚（石珊瑚）在温和的热带地区进化，是对温度变化敏感的动物。海水温度略有升高会产生一种称为“珊瑚漂白”的特征现象。珊瑚漂白被认为是珊瑚礁生态系统崩溃的早期症状，但目前的情况是，由于漂白的直接原因和分子机制是未知的，因此不可能采取措施。这项研究旨在阐明从Zooxanthella侧与珊瑚共生的珊瑚漂白机制。今年，我们研究了诱导共生藻类的细胞死亡机理，该机制关于高温引起的疾病的发展机制。纯粹培养了Zooxanthella sembiodinium microadium，纯粹是为了检查对高温的反应。当培养温度从正常的27°C升高到32°C时，降低了Zooxanthellae细胞的存活率。目前，观察到通过Sytox-Green检测到的caspase-3样活性显着增加。我们发现，随着caspase样活性的增加，Zooxanthellae的一氧化氮（NO）产生显着增加。添加了哺乳动物caspase-3的AC-DEVD-CHO（AC-DEVD-CHO）表明，高温诱导的caspase样活性的升高被抑制。 Furthermore, to investigate the association between NO production and increased caspase-like activity, chemical NO donors, sodium nitroprusside (SNP), S-nitrosoglutathione (GSNO), S-nitroso-N-acetylpenicilamine (SNAP), and 3,3bis (Aminoethyl)-1-hydroxy-2-oxo-1-triazene (NOC-18), were添加以调查效果。在这些供体中，SNP和NOC-18被证实具有诱导caspase活性的显着作用。添加caspase抑制剂AC-DEVD-CHO完全抑制了这些无捐助者的效果。这项研究揭示了一系列方案，其中高温暴露首先导致Zooxanthellae的无生产，然后增加caspase-3样活性，然后随后Zooxanthellae的细胞死亡。该研究结果目前已提交给《国际英语杂志》。