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瀬戸内海における窒素固定ラン藻の生態学的役割と窒素動態への寄与の解明

阐明固氮蓝藻的生态作用及其对濑户内海氮动态的贡献

基本信息

批准号：
14J02468
负责人：
橋本怜弥
金额：
$ 1.41万
依托单位：
Kyoto University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2014
资助国家：
日本
起止时间：
2014-04-25 至 2016-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-14J02468/
关键词：
窒素固定ラン藻瀬戸内海 UCYN-C UCYN-A

项目摘要

単細胞性窒素固定ラン藻は、大気中のガス態窒素を細胞内で固定するため、海洋環境において窒素供給源として重要な微生物である。窒素固定は、窒素をアンモニアへと還元するニトロゲナーゼ (nifDK) とその反応に必要な還元力を供給するニトロゲナーゼ還元酵素 (nifH) が担う。海洋の単細胞性窒素固定ラン藻は、nifH遺伝子配列に基づきUCYN (unicellular diazotrophic cyanobacteria) -A、BおよびCの3つのグループに分かれる。これらに関する研究は貧栄養な外洋域を中心に行われ、とりわけ広域に分布するUCYN-AとBの生理・生態学的研究は精力的に行われてきた。その一方で、陸域から栄養塩を供給される沿岸海域では、本ラン藻の重要性は相対的に小さいとの考えから今まで看過されその知見は乏しい。そこで本年度の研究では、瀬戸内海から得られたUCYN-Cに属するGS-1とYR-1の特徴を明らかにするため、ゲノム解読によりその系統解析と代謝経路の推定を行った。5つのハウスキーピング遺伝子 (Adk, RpoB, GyrB, RecA, SecY) に基づくML系統樹およびゲノム全体の相同性を示すGenomic Similarity Score (GSS) に基づくデンドログラムを作成した結果、16S rRNA遺伝子に基づいた系統樹と同じくUCYN-Cは大きく3つの系統に分岐し、GS-1とYR-1は他のUCYN-Cとは系統的に離れた新規UCYN-C系統群を形成した。また、GS-1とYR-1は光合成や窒素固定、中央代謝経路など、重要な代謝経路は他のUCYN-Cと共有していた一方で、スクロース代謝に関わるSuS遺伝子やTreY/TreZ経路によるトレハロース合成経路を有しており、浸透圧を含めた多様なストレスにより強い系統だと考えられた。

Single cell hormone fixation, cell hormone fixation in the environment, and important microorganism in the marine environment The enzyme (nifH) is responsible for the maintenance of the enzyme (nifDK) and the necessary energy supply to the enzyme (nifH). Marine single cell hormone fixation, nifH gene alignment, basic UCYN (unicellular diazotrophic cyanobacteria) -A, B, C and 3-group separation The study of the relationship between the two regions is focused on the study of physiology and ecology. The importance of the algae in coastal waters is relatively small, and the lack of knowledge about them has been seen. This year's study was conducted on the characteristics of GS-1 and YR-1, and the system analysis and metabolic pathway estimation of GS-1 and YR-1. 5. Genomic Similarity Score (GSS) was used to generate the basic ML phylogenetic tree, and the genetic similarity of all groups was shown. 16S rRNA gene was used to generate the basic ML phylogenetic tree, and the UCYN-C was used to generate the new UCYN-C phylogenetic tree. GS-1 and YR-1 were used to generate the new UCYN-C phylogenetic tree. GS-1 and YR-1 photosynthetic pathway fixation, central metabolic pathway, important metabolic pathway, other UCYN-C pathway, common metabolic pathway, and TreY/TreZ pathway are related to photosynthetic pathway, saturation pressure, and multiple metabolic pathways.