陸棲藍藻の乾熱耐性を司る鍵物質の解明　－光合成生物への乾熱耐性の付与を目指して－

阐明控制陆生蓝藻耐干热性的关键物质 - 旨在赋予光合生物耐干热性 -

基本信息

批准号：
17J00274
负责人：
木村駿太
金额：
$ 1.34万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2017
资助国家：
日本
起止时间：
2017-04-26 至 2019-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-17J00274/
关键词：
陸棲藍藻シアノバクテリア乾熱耐性休眠細胞適合溶質

项目摘要

陸棲藍藻Nostoc sp. HK-01 の休眠細胞は、100℃10h の乾熱曝露後の生存が証明されている（Kimura et al., Biol. Sci. Space, 2015, 2017）。本研究は、陸棲藍藻 Nostoc sp. HK-01 の休眠細胞に特異に蓄積されている低分子化合物の探索を行い、昨年度、Sucrose および Glycine が乾熱耐性に関わる主な鍵物質である可能性を示している。見出された適合溶質が普遍的に存在する物質であったことから、適合溶質の添加による他の光合成生物への乾熱耐性の付与を試みる段階ではないと判断し、今年度は乾熱耐性機能の基礎情報の取得に尽力した。その結果、適合溶質の蓄積が乾燥ではなく湿潤状態における休眠細胞への分化時に行われていること、蓄積している低分子化合物に加えて元素種が細胞形態間で異なり得ること、 Nostoc sp. HK-01 の休眠細胞が 190℃程度の乾熱曝露により蘇生不可能になることおよび、乾熱耐性が休眠細胞に分化する藍藻間で一部共有されていることを見出した。これらの結果から、陸棲藍藻の休眠細胞は、湿潤状態における分化過程に特定の元素種を取り込み、多様な適合溶質を蓄積することによって熱に耐える準備を行っていることが示された。休眠細胞はこれまで水棲藍藻の冬眠のための細胞形態と見なされてきたが、本研究により陸上生態系における藍藻の生存にも大きく関わっていることを示し、その耐性機能に関わる基礎情報を複数明らかにした。今後、Nostoc sp. HK-01と他種の藍藻との共通点・相違点を洗い出すことや、熱耐性の限界温度と適合溶質の物性を相互的に考察することが望まれる。

陆生蓝细菌的休眠细胞。 HK-01已被证明可在100°C 10H暴露于干热后生存（Kimura等，Biol。Sci。Space，2015，2017）。这项研究探索了特异性积累的小分子化合物。 HK-01，并表明去年的蔗糖和甘氨酸可能是抗热热耐热性的主要关键物质。由于发现的兼容溶质是普遍存在的，因此我们认为我们并不是在试图通过添加兼容溶质来赋予其他光合生物的干热耐受性的阶段，今年我们努力地努力获得有关干热耐受功能的基本信息。结果，发现兼容溶质的积累发生在分化为湿状态而不是干燥的休眠细胞中，除了累积的小分子化合物外，元素物种在细胞形态之间可能有所不同，即NOSTOC SP的休眠细胞。 HK-01由于在190°C左右的干热暴露而无法复苏，并且这种干热的耐热性在分化为休眠细胞的蓝细菌中部分共享。这些结果表明，陆生蓝细菌的休眠细胞正准备通过在湿状态下的分化过程中掺入特定的元素物种并积累各种兼容的溶质来承受热量。休眠细胞被认为是水生氰基菌冬眠的细胞形态，但是这项研究表明，它们也与陆地生态系统中蓝细菌的存活率大大相关，并揭示了与其抵抗功能有关的几个基本信息。将来，希望确定Nostoc sp之间的共同点和差异。 HK-01和其他种类的蓝细菌，并相互考虑耐热性的极限温度和兼容溶质的物理特性。