海藻類における光合成クロロフィル遅延蛍光測定系の構築と養殖技術への応用

本研究では，植物が光合成する際に発生するクロロフィル遅延蛍光（Delayed Fluorescence, DF）の測定技術を海藻類に初めて用い，温度や光，貧栄養などの環境勾配下での遅延蛍光のストレス応答推定システムを構築すると共に，蛍光に基づいて生長率を推定する新技術を確立することを目的とする。藻類の遅延蛍光（DF）が測定できる浜松ホトニクス製の機器を特注し，海藻類を中心とした藻類の至適条件やストレス条件下での遅延蛍光を測定する。温度や光等，同じ条件下において，知見の集積しているパルス変調クロロフィル蛍光（PAM）でも測定を行い，値の変化について評価を行う。遅延蛍光の発光総量は試料の生物量（葉緑体量）と相関するため，細胞数や重量による生長率と同様にバイオアッセイにおける生物量の代理値として利用可能であるとされている。サンプルを培養する過程においても遅延蛍光を測定し，値の変化から生長率を推定する方法を確立する。2022年度は，緑藻ボニアオノリや褐藻マコンブ，ヤレオオギ，ハイオオギ，紅藻Kappaphyus alvareziiを用い，温度や光，環境ストレスの応答を既存のPAMと比較する形で研究を行った。その結果，いずれの種においても，温度や光の応答において，遅延蛍光はPAMクロロフィル蛍光と同じような応答を示し，ストレス応答の指標として有効であることが示唆された。特に，組織全体の細胞が分裂するボニンアオノリでは，生長にともなう過程で遅延蛍光値が増加し，相対生長率を算出することに成功した。一方，頂端分裂組織を除いた組織を用いたヤレオオギやハイオオギ，マコンブでは，培養器官前後の遅延蛍光値が変化せず，重量と遅延蛍光の両方において相対生長率も0だった。

本研究では，植物が光合成する際に発生するクロロフィル遅延蛍光（Delayed Fluorescence, DF）の測定技術を海藻類に初めて用い，温度や光，貧栄養などの環境勾配下での遅延蛍光のストレス応答推定システムを構築すると共に，蛍光に基づいて生長率を推定する新技術を確立することを目的とする。藻類の遅延蛍光（DF）が測定できる浜松ホトニクス製の機器を特注し，海藻類を中心とした藻類の至適条件やストレス条件下での遅延蛍光を測定する。温度や光等，同じ条件下において，知見の集積しているパルス変調クロロフィル蛍光（PAM）でも測定を行い，値の変化について評価を行う。遅延蛍光の発光総量は試料の生物量（葉緑体量）と相関するため，細胞数や重量による生長率と同様にバイオアッセイにおける生物量の代理値として利用可能であるとされている。サンプルを培養する過程においても遅延蛍光を測定し，値の変化から生長率を推定する方法を確立する。2022年度は，緑藻ボニアオノリや褐藻マコンブ，ヤレオオギ，ハイオオギ，紅藻Kappaphyus alvareziiを用い，温度や光，環境ストレスの応答を既存のPAMと比較する形で研究を行った。その結果，いずれの種においても，温度や光の応答において，遅延蛍光はPAMクロロフィル蛍光と同じような応答を示し，ストレス応答の指標として有効であることが示唆された。特に，組織全体の細胞が分裂するボニンアオノリでは，生長にともなう過程で遅延蛍光値が増加し，相対生長率を算出することに成功した。一方，頂端分裂組織を除いた組織を用いたヤレオオギやハイオオギ，マコンブでは，培養器官前後の遅延蛍光値が変化せず，重量と遅延蛍光の両方において相対生長率も0だった。