Characterization of a novel bloom-forming mechanism based on interaction between astaxanthin-producing marine bacteria and a bloom-forming alga

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赤潮原因藻ヘテロシグマは、夏季に海面近くで増殖・高密度に集積し、重度の漁業被害を与える『赤潮』を形成する。赤潮が頻発する夏季は、光強度は非常に強い。このような強光は多くの光合成生物に有害であり、多くの光合成機構は強光ストレスからの自衛のため、光合成装置の修復機構や、過剰な光エネルギーを散逸する機構を備えている。一方、多くの鞭毛を持つ植物プランクトンの多くは、その移動能力を生かして深い水深に潜り強光を避ける戦略を取るため、光合成系の強光防御機構は陸上植物に比べて遥かに弱い。しかし、鞭毛藻の一種ヘテロシグマは例外である。本種は著しい強光に晒される海面付近に集積し、赤潮を形成する。遊泳能力を持ちながらも水中深くに潜ることなく、過剰な光があたる海表面で指数関数的に増殖し優占する。つまりヘテロシグマは並外れた強光耐性を備えているが、そのメカニズムには不明な点が多い。申請者のグループは、ヘテロシグマと付着共生する海洋細菌A. ishigakiensis を見出した。A. ishigakiensisは従属栄養性細菌であり、単独では増殖できないが、ヘテロシグマに付着し、ヘテロシグマ由来の有機物を利用して増殖する。同時に、ヘテロシグマの増殖はA. ishigakiensisに促進される。この時、興味深いことに、本細菌との共培養がヘテロシグマのNPQ（non-photochemical quenching、過剰な光を熱として放散する葉緑体の強光に対する防御機能）を増大させることを予備的に見出した。この結果より、申請者らは本細菌がヘテロシグマの強光耐性を増強し、著しい強光下でのヘテロシグマ赤潮形成を可能にするという全く新たな仮説に至った。本研究では、ヘテロシグマ強光耐性がある種の細菌に補完される可能性を検証し、その機序を探ることを目的としている。