真核光合成生物における貯蔵物質代謝を介した生存戦略の解明

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生物は栄養の枯渇など細胞が増殖・成長できない環境下においても、長期間、生存することがある。光合成真核生物におけるこのような非増殖・非成長下における細胞の生存戦略は、貯蔵物質の代謝変動を含め、ほとんど理解されていない。本研究では、(1) 真核の光合成生物としてゲノムサイズが最小クラスであり（~20 Mb）、(2) 幅広い環境で生存でき、(3) 形質転換系が確立された単細胞紅藻 Galdieria （ガルデリア）等をモデルとして研究を進めている。2022年度は、解析に必要な実験系を構築するため、細胞が非増殖・非成長下において生存する条件を探索した。以下に内容を示す。1. 炭素（C）の欠乏による条件：ガルデリアを糖添加培地において培養した後、糖を含まない培地で培養した。糖欠乏下においてガルデリアは増殖を停止させる一方、長期に渡って生存できることが明らかとなった。なお、光合成による影響を排除するため、培養は全て暗所で行った。また、糖欠乏下において、細胞やオルガネラに起こる形態変化が明らかとなった。2. Cや光の不足以外の要因による条件：通常の独立栄養培地 (糖を含まない無機培地) をベースに培地組成等を検討し、Cや光の不足以外の要因によって、非増殖・非成長下において細胞が生存する条件を検討し、目的の条件を得た。1と同様に細胞や細胞内の形態変化が明らかとなった。3. 2の条件において、明所と暗所で培養を行った。生存率等に違いが見られたことから、細胞が増殖・成長せず、生存するための応答が光環境によって異なることが示唆された。