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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。

The resting cells of terrestrial cyanobacteria Nostoc sp. HK-01 were found to survive after 10h dry heat exposure at 100℃ (Kimura et al., Biol. Sci. Space, 2015, 2017）。This study is aimed to explore the possibility of specific accumulation of low molecular weight compounds in resting cells of terrestrial cyanobacteria Nostoc sp. HK-01, and to explore the key substances related to dry heat tolerance of Sucrose and Glycine in the past year. The results show that the substances suitable for the existence of solutes and the addition of solutes are suitable for the determination of the level of dry heat tolerance of photosynthetic organisms and the acquisition of basic information on dry heat tolerance of photosynthetic organisms. Results: Suitable for solute accumulation, dry, wet, dormant cells differentiation, accumulation, low molecular weight compounds, addition of elemental species, cell morphology variation, Nostoc sp. HK-01 dormant cells 190℃ dry heat exposure, impossible to regenerate A common part of cyanobacteria that is resistant to dry heat is the differentiation of dormant cells. As a result, the resting cells of terrestrial cyanobacteria are in a wet state, and the differentiation process is characterized by the selection of specific element species, the accumulation of various suitable solutes, and the preparation of heat resistance. This study aims to provide basic information on the survival and tolerance of aquatic cyanobacteria in terrestrial ecosystems. In the future, Nostoc sp. HK-01 and other species of cyanobacteria have common points, phase differences, and thermal tolerance limits.