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PhycologicalResearch

英文誌 ６５巻１号掲載論文和文要旨

総説

置づけられている。我々はバイオ燃料生産における脂質生産

Ferreira, V. S.・Santʼ Anna C.：緑色微細藻類の生長と最近の進展をレビューする。いずれのアプローチも同様に

脂質生産性を最大化する，物理化学的および栄養塩の条件を改善するための微細藻類の培養条件の検討や遺伝子操作のトリアシルグリセリドを生産することを示し，脂質の生産

Veronica da Silva Ferreira and Celso Sant’Anna: The effect of

や蓄積を改善するためにより多くの研究が必要とされていphysicochemical conditions and nutrient sources on maximizing theる。藻類の遺伝子操作の知見を得，脂質生合成経路を改変す

growth and lipid productivity of green microalgae

るための情報を将来的に使用していくために，我々は藻類

バイオディーゼルは，たいてい中性脂質（トリアシルグリ

において脂質生産や蓄積に関わる脂質生合成に関連する酵セロール）のエステル交換反応によって，食用および非食用

素のいくつかの特性を調べた。また，我々はコンピュータの作物から生み出された再生可能燃料である。しかしながら，を使用して微細藻類の脂質生合成に関与する 3 つのタンパ

作物由来のバイオディーゼル生産は，耕作地，食料価格の増

ク 質，acetyl-CoA carboxilase，Acyl-CoA: diacylglycerol

大，および生物多様性の損失を引き起こし，食用作物生産と

acyltransferase お よ び glycerol-3-phospate acyltransferase競合する。食用作物と比較した時，油を含む微生物−特に微の酵素ドメインのアミノ酸解析を行い，三次構造をモデル化

細藻類−からのバイオディーゼルの生産は，これらの生物がした。我々の結果は，基本的なアミノ酸配列とタンパク質の高い脂質生産性を持つことから注目された。いくつかの環境

三次構造は，いくつかの藻類内で共有され，これらのタンパ

要因−光，温度，pH および栄養塩（特に，窒素，リン，鉄）

ク質が脂質の生産や蓄積に関与していると考えられた。ま−は，微細藻類のトリアシルグリセロールや他の脂質の生産，た，バイオインフォマティクスはコンピュータを使用したタ蓄積能力に直接影響し，そして微細藻類の生長も調整する。

ンパク質の研究や脂質生合成に関与する遺伝子の選択にお

環境要因の一部は，いくつかの生物種に同様な影響を与える

いて強力なツールになり，遺伝子工学によって生産能，蓄が，種間において反応の差異はしばしば起こり，生長とバイ

積，脂肪酸組成を改変するという長期的な目標を持つ藻類にオディーゼル生産を支える脂質生産のバランスを取るためにおいて異種由来の変換のために有効と思われる。（1Unidad

は，それぞれの種における最適な培養条件の特定が重要であde Biotecnología, Centro de Investigación Cientíﬁca deYucatán, Mérida, 2CONACYT-Centro de Biotecnología
Genómica, 3Centro de Biotecnología Genómica, Instituto
Politécnico Nacional, Reynosa, 4Facultad de Quimica,
Dependencia Academica de Ciencias Quimica y Petrolera,
Universidad Autónoma del Carmen, Mexico）

る。この論文において，我々は，異なるオイル生産性の緑色
微細藻類種における，物理化学的および栄養塩に対する生長と脂質生産性の影響をレビューする。
（National Institute ofMetrology, Quality and Technology - Inmetro, Brazil）
Tamayo-Ordóñez, Y. J. 1・Ayil-Gutiérrez, B. A. 2・

Sánchez-Teyer, F. L.1・De la Cruz-Arguijo, E. A.3・

原著論文

Tamayo-Ordóñez, M. C. 1：バイオ燃料生産のための脂質

澤 井 祐 紀・ 南 雲 保・ 行 谷 佑 一・Marco Cisternas・

Tamayo-Ordóñez, F. A.4・Córdova-Quiroz, A. V.4・生合成に関する培養と遺伝子改変アプローチの進展，および藻類の脂質生合成に関連する蛋白質の酵素ドミニオンのコン
ピュータ解析

Yahaira J. Tamayo-Ordóñez,1 Benjamin A. Ayil-Gutiérrez,2Felipe L. Sánchez-Teyer,1 Erika A. De la Cruz-Arguijo,3Francisco A. Tamayo-Ordóñez,4 Atl Victor Córdova-Quiroz4
and Maria C. Tamayo-Ordóñez1： Advances in culture
and genetic modiﬁcation approaches to lipid biosynthesis
for biofuel production and in silico analysis of enzymatic
dominions in proteins related to lipid biosynthesis in algae

Marcelo Lagos・宍倉正展：南部−中部チリの塩性湿地における珪藻群集：冠水時間および塩分との関係

Yuki Sawai, 1* Tamotsu Nagumo, 2 Yuichi Namegaya, 1
Marco Cisternas, 3 Marcelo Lagos 4 and Masanobu
Shishikura1: Diatom (Bacillariophyceae) assemblages insalt marshes of south-central Chile: relations with tidal
inundation time and salinity
珪藻類を用いて過去の海水準変動の歴史を復元するためには，沿岸域における環境傾斜と汽水生珪藻の関係をより良く理解する必要がある。本研究では，これまで研究例の少な

バイオ燃料は化石燃料の使用を減らすための有望で非常にかった南部−中部チリにおいて，統計的な分析から底生珪藻

魅力的な代替燃料になると考えられ，微細藻類は脂質あるいと環境要因の関係を明らかにした。現地では，塩性湿地環

は商業的に興味ある物質を生産する潜在的な候補者として位境を横切る 4 測線で調査を行い，112 試料から 224 分類群

174を同定した。珪藻の相対的な産出頻度を用いて除歪正準対応分析を行った結果，珪藻群集は冠水時間および塩分に対して相関関係にあることが明らかになった。加重平均近似ならびに部分最小二乗法による加重平均近似を試用したところ，部changes in photochemical processes of photosynthesis andspectral reﬂectance in Nostoc commune (Cyanobacteria,
Nostocales) colonies from polar regions
シアノバクテリアの Nostoc commune は乾燥に対して高分最小二乗法による加重平均近似が最も寄与率が高く，推い耐性を有している種である。本研究では，南極大陸産のコ

定誤差の二乗平均平方根が小さかった。以上のような結果

ロニーにおいて制御された乾燥条件下での光合成と分光反射

は，化石珪藻群集を用いた古環境復元に有用であると考えら率を指標として光化学過程の変化を調べた。脱水過程におれる。（1 産業技術総合研究所，2 日本歯科大学，3 Pontiﬁcia

いて，水ポテンシャル（WP）は -3MPa に達し，光化学系

Universidad Católica de Valparaíso, Chile， Pontiﬁcia
Universidad Católica de Chile, Chile）

II の潜在的数値（Fv/Fm）と実効量子収率（Φ PSII）はコロ
ニーから 90% の水分がなくなるまで，高い値を保持し，こ4Navarro, F.1・Forján, E.2・Vázquez, M.2・Toimil, A.1・Montero, Z. ・Ruiz-Domínguez, M. D. ・Garbayo, I. ・2

2

2

Castaño, M. A.3・Vílchez, C.2・Vega, J. M.4：好酸性の真核微細藻 Coccomyxa onubensis の抗菌作用Francisco Navarro, 1 Eduardo Forján, 2 María Vázquez, 2Alberto Toimil, 1 Zaida Montero, 2 María del C. RuizDomínguez,2 Inés Garbayo,2 Miguel A. Castaño,3 Carlos
Vílchez2 and José M. Vega4: Antimicrobial activity of the
acidophilic eukaryotic microalga Coccomyxa onubensis

極限微細藻類は，大量培養によるバイオマス生産において，コンタミネーションに対するリスクが低い資源であるにもかかわらず，調剤の原材料としては未開拓である。好れらの値はさらに水分がなくなると急激に低下した。これはコロニーが細胞からではなく，細胞周辺にある糖類の包膜から主に水分を失ったことを意味する（相対水分含量 RWC ＝100–10%）。90% の水分を失った後の光合成過程の阻害はクロロフィル蛍光のパラメーター Fp/Fs が増加したことにより示唆された。Fm’ は PSI と PSII との間のエネルギー分布を変える状態遷移なので，水分のあるコロニーにおける Fm よりも高くなった。しかし，脱水したコロニーにおける Fm とは同じレベルまで減少した。正規化差植生指数（NDVI）と光化学反射指数（PRI）はそれぞれ RWC と凹状や凸状の曲線関係を示した。しかし，NDVI 値の変化は統計的な差は認められなかった。PRI 値はフィコビリタンパクを含むため，
主に 0 以下であった。これらの結果を北極地域の同種と比較

酸性の真核微細藻 Coccomyxa onubensis のヘキサン，ジエ
チルエーテル，クロロホルムなどの無極性溶媒，またはジした。我々の最大の発見は，シアノバクテリアが水分を失っクロロメタンなどの低極性溶媒による抽出物は，グラム陰（Masaryk University, Czech Republic）

性およびグラム陽性菌，または酵母 Candida albicans に対して強い抗菌作用を引き起こす。最も効果的な作用は，ク

ロロホルムによる抽出物が Escherichia coli S，Salmonellaていく間の分光反射指数の変化を初めて測定したことである。

田 中 泰 章 1,2・ 鈴 木 淳 3・ 酒 井 一 彦 1： 紅 藻 無 節 サ ン ゴ モ

Porolithon onkodes に対する高水温とリン酸塩添加の影響

enterica，Proteus mirabilis に 対 し て， ヘ キ サ ン 抽 出 物が P. mirabilis，Sa. enterica，Ca. albicans に 対 し て， ジ
クロロメタン抽出物が Sa. enterica に対して，そしてジエ
チルエーテル抽出物が Escherichia coli S，グラム陽性のStaphylococcus aureus MB に対して見られている。抗菌効
果の最小の濃度は，Escherichia coli S（305 µg mL-1），P.
mirabilis（153 µg mL-1）（クロロホルム抽出），P. mirabilis（106 µg mL-1）（ヘキサン抽出）と記録された。カロテノイ

Yasuaki Tanaka,1,2 Atsushi Suzuki3 and Kazuhiko Sakai1:
Effects of elevated seawater temperature and phosphate
enrichment on the crustose coralline alga Porolithon
onkodes（Rhodophyta）

ドではなく，脂肪酸がこの微細藻類の抗菌作用に関係して細に調査する必要がある。本研究では，高水温とリン酸塩濃いるようである。しかしながら，調剤の原材料とその生産度の増加が P. onkodes に与える影響を調べるため，琉球大学瀬底研究施設において 1 か月間の屋内飼育実験を行った。

の実現性に向けて，Co.onubensis の生物活性の特性を明らかにする為の，さらなる生化学的および生物工学的研究が必要であろう。（ University of Huelva, Spain, University
Hospital Complex of Huelva Juan Ramón Jiménez, Spain,
4
University of Seville, Spain）
1,2

3

サンゴ礁生態系は，地球規模の気候変動や局所的な水質変化など，様々な環境ストレスにさらされている。被覆状の無節サンゴモ Porolithon onkodes は，サンゴ礁生態系の形成
にとってかかせない石灰化生物であり，環境変化の影響を詳

その結果，石灰化速度は水温が 27℃から 30℃に上昇しても影響を受けなったが，32℃では有意に減少し，30℃と 32℃の間にしきい値があることが示唆された。一方，1–2 µmol

L ­ 1 のリン酸塩濃度の増加は，石灰化速度には影響を与えず，光合成による酸素発生速度を増加させた。このことは，貧栄Trnková, K.・Barták, M.： 極 域 に 生 育 す る Nostoc
commune（Cyanobacteria, Nostocales） コ ロ ニ ー に養なサンゴ礁に生育する P. onkodes にとって，リン酸塩が光合成の制限要因になっていることを示唆する。先行研究でKateřina Trnková and Miloš Barták：Desiccation-induced

度を低下させることが報告されてきたが，本研究結果は，適おける光合成と分光反射率の光化学過程での乾燥誘導の変化

は，高濃度のリン酸塩は石灰化生物の炭酸カルシウム沈着速175

度なリン酸塩の供給であれば P. onkodes の石灰化速度は低
下せず，栄養塩補給によって高水温ストレス下でも光合成を維持できるというむしろプラスの効果もあることが示さ

on photosynthetic activity of Eucheuma denticulatum
and Kappaphycus alvarezii (brown and green color
morphotypes) from Sulawesi Utara, Indonesia

れた。（1 琉球大学，2 Universiti Brunei Darussalam, Brunei

カラギーナン原藻の生理学におけるいくつかの非生物学的要因の影響に関する知見は，海藻産業の持続的発展のため

Darussalam， 産業技術総合研究所）
3

Peralta-García, E.・Caamal-Fuentes, E.・Robledo,
D.・Hernández-Núñez, E.・Freile-Pelegrín, Y.：紅藻 Rhodymenia pseudopalmata （Rhodomeniales,

Rhodophyta）の脂質特性

Edith Peralta-García, Edgar Caamal-Fuentes, Daniel
Robledo, Emmanuel Hernández-Núñez and Yolanda FreilePelegrín：Lipid characterization of red alga Rhodymenia
pseudopalmata (Rhodymeniales, Rhodophyta)
Rhodymenia pseudopalmata はユカタン半島のカリブ海沿岸に生育する紅藻であり，養殖において十分な成功を収の原藻の十分な供給を可能にするために，生態的および経済的観点の両方において不可欠である。本論文では，酸素電極とパルス変調クロロフィル蛍光測定器を用い，異なる温度と光量の組み合わせによる光合成応答の測定によって決定されるインドネシア北スラウェシ産養殖紅藻 Eucheuma

denticulatum と Kappaphycus alvarezii（褐色および緑色形態型）の光合成特性を報告している。26℃における 3 タイプ（E. denticulatum と K. alvarezii の褐色と緑色型）の光合成・光曲線は，純光合成速度が光量の増加と共に増加し，飽和光量（Ek）は E. denticulatum で 58 µmol photons m–2 s–1（49とフォスファチジルグリセロール，糖脂質であるモノガラク– 68 µmol photons m–2 s–1, 95% BPI），K. alvarezii の褐色と緑色型で 158 and 143 µmol photons m–2 s–1（134 – 185 and
99 – 203 µmol photons m–2 s–1, 95% BPI）であり，3 タイプ
とも 1000 µmol photons m–2 s–1 において強光阻害が観察されなかった。また，3 タイプとも，6 時間の光暴露後に，最大量子収率（Fv/Fm）が暗馴致によって回復したことから，強光量（1000 µmol photons m–2 s–1）に対する耐性を示した。また，
温度に対しても E. denticulatum が 19 〜 33℃，K. alvareziiの褐色型が 20 〜 29℃，緑色型が 17 〜 32℃での幅広い範囲
で耐性を示した。これら 3 タイプの温度に対する応答は，養トシルジアシルグリセロールは野生および養殖のいずれにも殖されている地域の海水温によく適応していることを示した存在した。一方，リン脂質であるリソファチジルコリンは野生サンプルでのみ確認された。脂肪酸（FAs）は優占成分

が，30 ℃以上での Fv/Fm の低下を考慮すると，高温阻害の閾値に近い可能性もある。
（1 鹿児島大学 , 2Sam Ratulangi

としてオレイン酸（C18：1 ω 9）を含む一価不飽和脂肪酸

University, Indonesia, 3 長崎大学）めている。本研究では，2013 年の 3 つの異なった季節に野生個体群から採集した R. pseudopalmata の脂質組成を調べた。また，養殖サンプルは生物工学利用の供給源としてその価値を評価するために分析，比較した。薄層クロマトグラ
フィー，1H と 13C NMR およびガスクロマトグラフィー質
量分析法は脂質構造の多様性を調べるために使用した。その結果，優占する脂質クラスは野生サンプルも養殖サンプルもリン脂質であった。リン脂質であるフォスファチジルコリン（MUFAs）含量が高かった（野生サンプルおよび養殖サン
プルの MUFAs はそれぞれ 78% と 94%）。また，飽和脂肪酸（SFAs）は総脂肪酸量の約 90% を示し，飽和脂肪酸量の
約 83% はパルミチン酸（C16：0）であった。Rhodymenia

pseudopalmata は他の紅藻類に比べ高度不飽和脂肪酸が低かった。1- ヘプタデセン，1- ヘキサデセン，15- ヘプタデセ
ナール，3- エイコセン，6,10,14- トリメチル -2- ペンタデカ
ノン，フィトールおよびヘプタデカンのような他の成分もまた確認された。天然と養殖における脂質含量の違いは，光や栄養塩が脂質含量の変化させるための要因になっていること

Paiano, M. O.・Necchi Jr. O.：

汽

水

性

紅

藻

Batrachospermum viride-brasiliense ( 紅藻植物門，カワモズク目 ) の系統地理

Monica O. Paiano and Orlando Necchi Jr.：Phylogeographyof the freshwater red alga Batrachospermum viridebrasiliense (Rhodophyta, Batrachospermales)
Batrachospermum viride-brasiliense の 系 統 地 理 を 2 つのミトコンドリア領域，cox2-3 spacer 領域および cox1 遺伝子のバーコード領域，を使用して調査した。ブラジル内の分を示唆している。脂質含量や養殖の実効性を考慮すると，R.

布域である 9 つの流域から得られた 87 個体を調べた。研究

pseudopalmata は機能性食品やバイオ燃料生産として可能性を秘めている。（CINVESTAV-Merida, Mexico）に使用した個体の中で，cox2-3 spacer 領域で 10 個，cox1
領域では 9 個のハプロタイプが認められた（それぞれ 87 vsBorlongan, I. A. ・Gerung, G. S. ・Nishihara, G.
1

2

N.3・寺田竜太 1：インドネシア北スラウェシ産 Eucheuma

denticulatum と Kappaphycus alvarezii（ 褐 色 お よ び 緑色形態型）の光合成活性における光と温度の影響
1

2

Iris Ann Borlongan , Grevo S. Gerung , Gregory N.
Nishihara3 and Ryuta Terada1: Light and temperature effects43）。ハプロタイプ内の多様度は比較的低かった（cox2-3 で2.4% 以下，cox1 で 1.8% 以下）。採集地の多くは単一のハ
プロタイプを持ち，2 か所だけはいずれのマーカーでも 2 つのハプロタイプを持った。cox2-3 のハプロタイプネットワー
クは南から採集地がより密集した南東由来のハプロタイプをもつ南東方向へ系統地理学的な流れが認められた。cox1 においては，南のハプロタイプがより密接な関連性を持って176いたことから，南東から南や北へ向かう拡散が明らかとなった。結果より，B. viride-brasiliense が単系統の種であり，系統地理学的なパターンもブラジルの南部と南東部のハプロタイプが非常に近いグループであることは明らかである。個体群間あるいは個体群内の変異レベルは cox2-3 がやや高い
値で 2 つのマーカーは同等であった。本研究で認められた流
れは，1 つあるいは 2 つのハプロタイプの中の小さな変異を持つ他のカワモズク目においても同様であり，より高い多様

選択的なチオエステラーゼ遺伝子とアシルキャリアープロテ

イン遺伝子の同時導入による Chlamydomonas reinhardtiiの脂肪酸炭素鎖長の改変

Yu I n a b a 1 ・ K e n j i N a k a h i g a s h i 1 ・ Ta k u r o I t o 1 , 2 ・Masaru Tomita1: Alteration of fatty acid chain length ofChlamydomonas reinhardtii by simultaneous expression of
medium-chain-specific thioesterase and acyl carrier protein
炭素鎖長 8–15（C8–C15）の脂肪酸由来のバイオ燃料は度を示すほどより距離の遠いハプロタイプが出てくるだろう。

従来のディーゼルやジェット燃料と性質が似ているため，エ

このパターンは採集地への移入が個体群の継続的な増殖を伴

ンジンや給油設備を一新するための時間とコストを削減でうひとつのイベントによる希な事象であるためと思われる。

きる。多くのオイル産生藻類は C16–C18 の脂肪酸を生産

B. viride-brasiliense の地理的な分布は，南米の生物地理学
モデル，つまり熱帯大西洋雨林，亜熱帯雨林および cerrado（ブラジルのサバンナ）のような 3 つの形態気候領域もしく
は生物地理学的地方として解釈される。
（São Paulo State
University, Brazil）

するため，藻類に C8–C15 の脂肪酸を生産させる遺伝子工

Tu, S. 1,2・Yang, R.1・Xu, X.1・Chen, J.1・Luo, Q.1・

Zhu, Z.1・Chen, H.1・Yan, X.2：Pyropia haitanensis における Flg22 誘導オキシリピン生産学技術の開発が必要である。中鎖脂肪酸選択的なチオエス
テラーゼ（TE）を導入することは藻類を改変し中鎖脂肪酸（MCFAs）を生産させるための効果的な手段だと考えられている。脂肪酸伸長サイクルの中で TE はアシルキャリアープ
ロテイン（ACP）から脂肪酸を遊離させる働きをするため，

TE が主に脂肪酸鎖長を決定すると考えられている。しかしながら，先行研究において C8–C12 特異的な外来の TE を

ドロペルオキシ化やヒドロキシル化した誘導体を生産する。

Chlamydomonas reinhardtii に導入したが，MCFAs は増加しなかった。この結果は C. reinhardtii の ACP への外来のTE の親和性の低さが原因と推測された。そこで，私たちは陸上植物である Cuphea lanceolata 由来の C10–C14 選択的な TE 遺伝子と ACP 遺伝子両方を C. reinhardtii に導入した。液体クロマトグラフィー – 質量分析計を用いて形質転換
体中の遊離脂肪酸（FFAs）とトリアシルグリセロール（TAGs）
を測定した。炭素鎖長 12 と 14 の飽和遊離脂肪酸（C12:0 及び C14:0）の生産はどの株でも有意に増加しなかった。しかし，TE のみの導入株及び TE–ACP 導入株の両方においてMCFAs を含む TAG が僅かながら有意に増加した。C14:0
を含む TAGs の生産性は 1.25-1.58 倍に増加しており，中鎖脂肪酸特異的 TE の導入が MCFAs を増加させることを示した。これらの結果は，形質転換により真核藻類に MCFAs を生産させる場合，特異的な TE の選択が重要であることを示

これらはさらに飽和アルデヒドやケトンとして酸化的に代謝唆する。
（1 慶應義塾大学，2 科学技術振興機構さきがけ）

Shisheng Tu,1,2 Rui Yang,1 Xia Xu,1 Juanjuan Chen,1 Qijun
Luo, 1 Zhujun Zhu, 1 Haimin Chen 1 and Xiaojun Yan 2：
Flg22-triggered oxylipin production in Pyropia haitanensis
本研究は，バクテリアのフラジェリンの N 末端部分において最も保存されている 22 のアミノ酸ペプチドの flg22 がPyropia haitanensis（ウシケノリ目，紅藻植物門）の防御反応を誘導できるという証拠を提供する。防御反応は過酸化水
素と遊離不飽和脂肪酸 C20：4 の放出，C18：3 の消費，そして化学的もしくは酵素学的に C20 と C18 の高度不飽和脂肪酸の両方の酸化を含む一連の流れで示される。酸化された

C20 と C18 の脂肪酸は，9- ヒドロペルオキシ オクダデカジ
エン酸 , 8- ヒドロペルオキシ エイコサペンタエン酸および8- ヒドロキシル エイコサペンタエン酸のような対応するヒされる。3 つの典型的なホルモンであるジャスモン酸，ジャスモン酸メチルおよびサリチル酸の変化が認められた。ジャスモン酸とジャスモン酸メチルの増加に対して，サリチル酸は減少した。PhLOX と PhLOX2 のオキシリピン経路の鍵となる酵素の発現は増加した。しかし，防御や抗酸化に関連した PhHsp70，Phsod や PhRboh を含む遺伝子には flg22 の誘発する初期の段階で顕著に減少するものもあった。全体として，我々の結果は，紅藻類が高等植物と類似の防御反応を進化させ，高等植物の保存的な flg22 受容体を共有している可能性を示唆する。（1,2Ningbo University, China）
ノート
稲葉遊 1・中東憲治 1・伊藤卓朗 1, 2・冨田勝 1：中鎖脂肪酸

英文誌 65 巻 1 号表紙
インドネシア，バリ島の養殖場
におけるカラギーナン原藻キリ
ン サ イ Eucheuma denticulatum（ 紅 藻 植 物 門 ミ リ ン 科； 撮 影：寺田竜太）
。 イ ン ド ネ シ ア 産 E.
denticulatum と Kappaphycus
alvarezii の 光 合 成 に お け る 温 度と光量の特徴的な応答は，本号のBorlongan et al. によって報告され
ている。

177

PhycologicalResearch

英文誌 65 巻 2 号掲載論文和文要旨

原著論文

Li, X1,2・Pang, S. J. 1,2・Ti F. Shan1,2：中国北部で現在

坂西芳彦 1・葛西広海 2・田中次郎 3：褐藻コンブ目における生産性と耐久性のトレードオフ

養殖されているマコンブにおける遺伝的多様性と個体群構造

Xia Li, 1,2 Shao J. Pang 1,2 and Ti F. Shan 1,2 ： Genetic
diversity and population structure among cultivars of
Saccharina japonica currently farmed in northern China
褐藻マコンブの年間生産量の約 50%，湿重量で約 200 万ト

Yoshihiko Sakanishi1, Hiromi Kasai2 and Jiro Tanaka3 :Trade-off relationship between productivity and thallus
toughness in Laminariales（Phaeophyceae）
2500 種を超える葉の生理生態形質の解析から明らかになっる。表現型の特性（色，葉長など）を基に人為的に選抜されてきた維管束植物の葉の生産性と耐久性のトレードオフは，た養殖系統株は，親株と近い関係性により引き起こされる近交植物の多種共存の維持メカニズムを理解する上で重要な現象

弱勢という問題に直面している。したがって，養殖系統株の遺ンが中国山東省，特に栄成市付近において養殖生産されていと考えられている。したがって，このトレードオフに関する情

伝的な多様性と品種間の関係性を明らかにする必要があり，15

報は，複数種で構成されるコンブ群落の保全を進める上でもの主な養殖場で使用されている品種を選び，7 つの主な種苗場

重要なものになると考えられる。そこで，生産性と耐久性のからサンプリングし，15 のマイクロサテライトマーカーを使っトレードオフの存在を確かめるため，褐藻コンブ目 7 種 24 個て解析した。全 94 アリルがすべてのサンプルで確認された。

体群について，藻体の生産性と耐久性に関する形質と形質間遺伝子座につき 3 から 7 個のアリルを有していた。全ての品の関係を調べた。それぞれの個体群について，乾燥重量およ

種は比較的高い遺伝的な多様性を持ち，根井の遺伝的多様度

び窒素あたりの光合成速度，乾燥重量あたりの窒素含量，単位面積あたりの藻体重量，藻体の貫通荷重（葉の頑丈さを示

指数（H）とシャノンの情報指数（I）はそれぞれ 0.466 と 0.862であった。UPGMA デンドログラムでは，すべての品種が 3す一般的な指標で，パンチ試験で測定）を測定した。その結果，つのメインクラスターに包含された。しかし，異なる種苗場由

窒素含量が高い藻体は高い光合成速度を示し，窒素含量が低来の一般的に養殖されている 2 品種（DB や BN）は，同じクい藻体は光合成速度が低かった。また，窒素含量が高い藻体ラスターにはならなかった。代わりに，同じ種苗場由来の異なは面積あたりの藻体重量が小さい傾向があり，藻体重量が大る品種が同じグループになる傾向があり，それらの高い相同性きな藻体では窒素含量は低くなった。したがって，面積あたは種苗場内の品種間の遺伝的交流もしくは品種名の誤用によりりの重量が大きな藻体では窒素含量，光合成速度がともに低部分的に引き起こされていると考えられる。ベイズモデルを基

く，重量が小さな藻体では窒素含量，光合成速度がともに高にして表した遺伝的な解析は 3 つの主なサブグループ（LJ-202

い傾向があり，面積あたりの藻体重量と生産性の指標であると LJ-205，LJ-C033，XS-2 と XS-BN）と 1 つの混合したグ

光合成速度との間には有意な負の相関が認められた。その一ループ（残りの 10 品種）のはっきりとした違いを明らかにした。

方で，面積あたりの藻体重量と耐久性の指標である貫通荷重

我々の結果は，北部中国で養殖されているマコンブのある品種との間には有意な正の相関が認められた。この 2 つの相関は，間の曖昧な遺伝的な関係性を明らかにした。将来的には，より生産性が高い藻体ほど薄く華奢で，生産性が低い藻体ほど厳密で慎重な規制が育種や生産過程に応用されるべきだろう。

厚く頑丈という，生産性と耐久性のトレードオフの存在を示（1Chinese Academy of Sciences, China, 2Qingdao National

唆している。また，多変量解析により，同一個体から取得しLaboratory for Marine Science and Technology, China）

た 4 つの形質間の関係を検討した結果，形質は相互に影響し合い，組み合わせの異なる形質間の相関関係を示す 4 本の軸は 1 本の軸に集約された。集約された軸の一方の端は光合成
速度，窒素含量が高く，薄く華奢な藻体を持つ個体群および種が占め，もう一方の端は光合成速度，窒素含量が低く，厚く頑丈な藻体を持つ個体群および種が占めた。生産性と耐久性のトレードオフを背景として，コンブ目の生理生態形質が互に影響し合い，4 つの形質間の関係が集約された 1 本の軸は，維管束植物で報告されている leaf economics spectrum（LES）と類似のものと推察された。
（1 水産機構・日水研，2水産機構・北水研， 東京海洋大学）3

遠藤光 1,2・末廣健太郎 1・高旭 1,3・吾妻行雄 1：褐藻アラメ

幼体の生長と化学成分に対する夏季水温の上昇・栄養塩濃度・光量の複合的な影響

Hikaru Endo, 1,2 Kentaro Suehiro, 1 Xu Gao, 1,3 Yukio
Agatsuma 1 : Interactive effects of elevated summer
temperature, nutrient availability, and irradiance on growthand chemical compositions of juvenile kelp, Eisenia
bicyclis
生物の生長などの変量に対するある環境要因の影響が他の環境要因によって変化することを交互作用といい，その中でも影響が強められる場合を相乗作用，弱められる場合を拮抗178作用と呼ぶ。水温，栄養塩濃度，光量は，褐藻類の生長と化
学成分に影響を与えることがよく知られている無機環境要因
であるが，それらの間に交互作用があるか否かを検討した例は非常に少ない。本研究では，コンブ目褐藻アラメの幼体を培養し，4 形質（湿重量，葉幅，葉長，葉面積）から求めた
相対生長率と炭素・窒素・フロロタンニン含有量に対する夏季水温 2 段階（23℃と 26℃）・栄養塩濃度 2 段階（栄養添加
区と無添加区）・光量 2 段階（180, 30 µmol photons m s ）-2-1の複合的な影響を 3 元配置分散分析によって検証した。その結果，葉幅の相対生長率は水温と光量，湿重量の生長率は水温の影響を受けたが，葉長と葉面積の生長率では無機環境の有意な影響は検出されなかった。また，葉幅の相対生長率では水温と栄養塩濃度の間に有意な交互作用が検出され，水温上昇の負の影響は栄養塩濃度の低下によって弱められた（拮抗作用）。一方，炭素含有量に対する光量上昇の正の影響は，
栄養塩濃度の低下によって強められた（相乗作用）。さらに，
窒素含有量に対する光量上昇の負の影響は，栄養添加区では水温上昇によって弱められたが，無添加区では弱められなかった。炭素系二次代謝産物であるフロロタンニンの含有量は，栄養塩濃度の低下によって増加したが，光量の上昇によっては増加しなかった。このように，水温，栄養塩濃度，光量はアラメの生長と化学成分に対して複雑な交互作用を示すことが明らかになった。（1 東北大学，2 現：鹿児島大学，3 現：神mcdermidiae とは形態的にも異なると結論づけられた。よって
L. majuscula var. elegans は再び種レベルとして，L. elegansとすることを提案する。
（National Herbarium of New South
Wales, Royal Botanic Gardens Sydney, Australia）
Pongparadon, S. 1 ・Zuccarello, G. C. 2 ・Prathep

A.： タ イ 沿 岸 域 に 分 布 す る Halimeda macroloba(Bryopsidales, Chlorophyta) の高い形態的な変異

Supattra Pongparadon, 1 Giuseppe C. Zuccarello 2 andAnchana Prathep 1: High morpho-anatomical variety in
Halimeda macroloba (Bryopsidales, Chlorophyta) in ThaiwatersHalimeda macroloba は，インド洋から太平洋の海域に広く分布し形態的変異の大きい種である。連続する形態的な変異（16 の外部の形態的な変異 46 及び解剖学的な形態の変異）と，葉緑体にコードされた thfA 遺伝子を比較することにより種内の形態学的および遺伝的変異を調べ，タイ沿岸域における H. macroloba の種としての形態的変異の境界を解明した。さらに，H. macroloba の特にハプロタイプ I 型の形態学的な変異に影響を与えていると思われる環境条件についての研究も行った。我々の結果は，H. macroloba が以前に考えられていたよりも多くの形態的・解剖学的な変異を有していることを明らかにした。それは，付着器のタイプ，連節部

戸大学）の形状や大きさ，異なるサイズの微細孔を有する節の高さ，M e t t i , Y. ： L a u r e n c i a m a j u s c u l a v a r. e l e g a n s

どの変異である。そしてさらに，配偶子嚢の形や縁辺部など

elegans とする
Yola Metti: Laurencia majuscula var. elegans is reinstatedto specific rank as L. elegans
Laurencia majuscula は 最 近，L. dendroidea と 同 種 であるとされた。唯一，典型的ではない品種とされている L.
majuscula var. elegans の分類学的な正しい位置を決定する
ために，ミトコンドリアの CO1-5P および葉緑体上の rbcL

深と光条件は藻体の形態に関係があり，大型で多数の節を持

結果，L. majuscula var. elegans は常に，L. dendroidea の
クレードとは明らかに異なるクレードを形成した。分子系統

Poong, S.-W.1・Lim, P.-E.1・Lai, J. W.-S.1,2・Phang,(Rhodophyta, Rhodomelaceae) を

最大で 7 層にもなる配偶体の表面に生じる配偶子嚢の特徴な
再び Laurencia

遺伝子の配列を分析し，その系統的な位置を推定した。その解析により，L. majuscula var. elegans には一般に長い枝を有する藻体と小型な藻体という 2 つの異なる形態があることが明らかになった。従来，小型な藻体は，その形態のみに基づいて異なる種として同定されている。しかし，今回の解析
結果では，L. majuscula var. elegans が最も誤って同定されることの多いふたつの種，L. nidifica と L. mcdermidiae のトポタイプ（現地標識標本）の配列を含めた。L. nidifica は

L. majuscula var. elegans と L. mcdermidiae とは異なることを示すクレードを形成したが，L. majuscula var. elegans に対する明らかな姉妹群を形成した。外部形態の比較も行い，L.

majuscula var. elegans は，L. dendroidea，L. nidifica，L.

に，新たに二つの形態的変異があることがわかった。生育水
つ藻体やより多くの層を有する配偶子嚢が生じる藻体は潮下帯に多く，小型の藻体は潮間帯か強光の場所に生育している。
この形態的可塑性の高さは，なぜ本種がインド洋から太平洋
において一般的で優占的な種であるかを示している。
（1Princeof Songkla University, Thailand, 2Victoria University of
Wellington, New Zealand）

S.-M.1,2 Tillmann, U.1・Akselman, R.2：次世代シークエ

ンスの為の，微細藻類 Chlorella sp.（Trebouxiophyceae,
Chlorophyta）からの高品質全 RNA 抽出法の最適化

Sze-Wan Poong,1 Phaik-Eem Lim,1 Jeannette W.-S. Lai1,2
and Siew-Moi Phang 1,2: Optimization of high quality
total RNA isolation from the microalga, Chlorella sp.
(Trebouxiophyceae, Chlorophyta) for next-generation
sequencing
ハイスループット次世代シークエンサー（NGS）の到来は，遺伝子発現データの取得によるこれまで以上に包括的なトランスクリプトーム解析，そして機能解析とシステム生物学の為の代謝経路の理解を可能にした。NGS 解析の成功には，高い純度，そして十分な品質と収量の完全な RNA の抽出が不179可欠である。緑色微細藻類において，核酸と共沈澱する脂質

需要側と PSII̶PSI 間の電子伝達速度は増大した。鉄の蓄と多糖類の高濃度の混入は，核酸の抽出を阻害する為，結果積能力は，M. flos-aquae が最も高く，Pseudanabaena sp.，

的に核酸抽出の収量の減少と品質低下を生じさせる。本研
究では，淡水産緑色微細藻 Chlorella sp. に対して，標準的手法と，異なる手法による細胞破壊と TRIzol 試薬または商M. aeruginosa と続いた。実験に供した 3 種全てが，中国で3 番目に大きい淡水湖である Taihu 湖から分離されたことか
ら，本研究の結果は，Taihu 湖におけるシアノバクテリア種

業的に入手可能なキットとを組み合わせたプロトコールを実の遷移に対する鉄の役割について重要な情報を提供するだろ

施し，後の NGS 解析で必要とされる厳格性を基準に比較しう。（1,2Central China Normal University, China）

た。プロトコールは，（i）RNA の収量，（ii）RNA の完全性数（integrity number） と，（iii）A260/A280 比 と，A260/

A230 比に基づく RNA 純度で評価した。一般に，収量は，液体窒素による急速凍結とホモジェナイズによる細胞破砕の後の，TRIzol 試薬による溶解によって決まる。我々は，抽出

RNA の純度と完全性を高める為には，塩析沈殿のステップ

P a t i l , S . 1・ P a n d i t , R . 1・ L a l i , A . 1,2： C h l o r e l l asaccharophila の熱ストレスに対する光合成順化

S m i t a P a t i l , 1 R e e n a P a n d i t 1 a n d A r v i n d L a l i 1,2：
Photosynthetic acclimation of Chlorella saccharophila toheat stressを組み込むことを勧める。この研究の結果は，最も関連した

光合成はストレス応答のように藻類の最も重要な代謝プロ

書籍が，詳細な全 RNA 抽出法を説明していないことや，よセスの一つである。藻類の大量培養において，温度上昇や強り高価格な手法（例えば，ビースビーター）の使用を考慮す

光はバイオマス生産に影響を与える主な要因である。高温はると，微細藻類から高い品質の RNA を抽出する研究者に対不可逆的に光化学系 II に影響を与え，分子間相互作用にダして，簡便で低価格の実用性ある手引きを提供することにな

メージを与える。しかし，光合成における高温のインパクトるだろう。
（1,2 University of Malaya, Malaysia）

は異なる藻類の種間では非常に変わりやすく，それらが曝さ

Xu, K. 1,2・Li, Z.-K. 1,2・Liu, S.‒W. 1,2・Qiu, B.‒S. 1,2：

れた環境条件よりも前の順化に依存している。順化は光合成
反応の調節を通して，高温ストレスとやり取りをする際に重Taihu 湖から分離された 3 種のブルーム形成性シアノバク

要な役割を果たす。クロロフィル a 蛍光は，光合成のパラメー
ターを測定するためには非常に高精度かつ非破壊的で信頼

Kui Xu, 1,2 Zheng-Ke Li, 1,2 Shu-Wen Liu 1,2 and BaoSheng Qiu1,2: Effects of iron deficiency on the growth andphotosynthesis of three bloom-forming cyanobacterial
species isolated from Lake Taihu

性の高いツールであり，ある環境下での藻類の光合成活性にテリア種の生長と光合成に及ぼす鉄欠乏の影響

シアノバクテリアブルームは世界中の多くの淡水生態系において見られるが，環境因子がシアノバクテリアの生長や種組成へ与える影響の理解には，依然としてより多くのついて情報を得ることができる。強光に順化した Chlorellasaccharophila の熱ストレスの影響を把握するために，40℃に曝した後にクロロフィル蛍光を測定した。本研究は，屋外 培 養 の 間 の よ う な 短 期 間 で の 温 度 上 昇 は，Chlorellasaccharophila が順化した光環境において，PSII の効率に可逆的に影響を与えることを明らかにするものである。強光調査が必要である。本研究では，鉄欠乏に対する，ブルー

下（最大 1600 µmol photons m-2 s-1）で生長した藻類におム を 形 成 す る シ ア ノ バ ク テ リ ア Microcystis aeruginosa

けるクロロフィル蛍光への熱ストレスの影響は本論文で示さ

FACHB912，Microcystis flos-aquae FACHB1028，そしてPseudanabaena sp. FACHB1282 の生理学的反応を調査し熱に曝されている間の光合成プロセスにおける変化を推定すた。利用可能な鉄濃度の減少に伴い，個々の生長率の減少がるために使われた。我々は，熱耐性が強光に曝されることに見出された。利用可能な鉄の濃度が，1より獲得している可能性を示した。（1,2Institute of Chemical

および 5

10 M（pFe 21.3），-7

10 M（pFe 21.6）といった低い状況の時に，実験に供した 3 種間では，M. aeruginosa が最も低い生長率を示した。M. flos-aquae と Pseudanabaena sp. の細胞サイズ
は，最も低い鉄濃度下で，最も小さかった。3 種ともに，ク
ロロフィル a 含有量は，鉄濃度が最も低い時に減少した。M.
aeruginosa の最大相対電子伝達速度，光合成効率，そして光飽和パラメータは，鉄濃度 pFe 21.3 の時，他の 2 種のシアノバクテリアより低かった。したがって，M. aeruginosa は，比較した 2 種よりも鉄欠乏への順応能が低いことが示された。
鉄欠乏下では，M. aeruginosa において，PSII の機能的吸収
断面積および PSII の電子需要側の電子伝達速度は減少した。
その一方，M. flos-aquae における個々の光合成ユニット間の接続率，および Pseudanabaena sp. における PSII の電子-8

れており，72 時間後のそれらの回復だけでなく，それらがTechnology, India）
ノート
平川泰久 1・中山卓郎 1・Keilert, N. 2・石田健一郎 1：渦鞭毛藻における UhpC-type ヘキソーストランスポーターの進化

Yoshihisa Hirakawa,1 Takuro Nakayama,1 Nadine Keilert,2Ken-ichiro Ishida 1 : Evolution of UhpC-type hexosephosphate transporters in dinoflagellates
シアノバクテリアの細胞内共生により，植物を含むアーキ
プラスチダが一次色素体を獲得したのに対し，多くの藻類は二次色素体と呼ばれる複雑な色素体をもつ。これは紅藻や緑

180藻が細胞内共生することで誕生した。共生者がオルガネラ化

かにされていなかった。本研究では日本固有種であるクロサする過程で，宿主と色素体の間では，代謝産物やイオン，タンショウウオの卵を互いに離れた 5 つの地点から採取し，そンパク質などをやり取りする機構が進化した。一次色素体をの共生藻を対象に解析を行った。光学顕微鏡による観察でこもつ緑藻，紅藻，灰色藻では，光合成産物の輸送に関わるタの共生藻は細胞壁が厚く，細胞の表面に脈絡状の突起をもつ

ンパク質として，原核生物由来の UhpC-type ヘキソースト

不動細胞が観察された。これは北米の両生類の卵から報告さランスポーターが報告されている。この UhpC-type ヘキソー
ストランスポーターは，シアノバクテリア起源ではなく，アーれていた Oophila amblystomatis と同じ特徴である。PCRDGGE と 18S rRNA 遺伝子に基づく分子系統解析により 5

キプラスチダの共通祖先で，クラミジアに近縁なあるバクテ

つの地点から採取された共生藻は同一の配列をもち，1 個のリアから水平伝播により獲得されたと考えられている。これ卵の中では 1 種の緑藻が優占していることが明らかになった。

まで，二次色素体をもつ藻類では，UhpC-type ヘキソースト

これらの配列は Oophila clade の中で独立した単系統群を形

ランスポーターに関する報告がなかった。本論文では，ゲノ
ム配列やトランスクリプトームデータを用いて，多様な藻類
で UhpC-type ヘキソーストランスポーターの探索を行った。

成しており，これは H. nigrescens が独自の共生藻を持っていることを意味している。我々の結果は北米での先行研究に

著者らは，複数種の渦鞭毛藻が UhpC-type ヘキソーストラ

基づいたものであり，Oophila clade 共生藻と宿主両生類の間に特異的な共生関係があるという先行研究の結論を支持すンスポーターに相同な配列を持ち，他の多くの藻類はそれをる結果が得られた。この研究は北米以外で共生藻 - 宿主両生欠くことを見つけた。分子系統解析の結果，渦鞭毛藻の配列類の関係についての初めての科学的な報告である。我々は今

は，アーキプラスチダからの水平伝播に由来することが推定された。多くの二次色素体をもつ藻類が UhpC-type ヘキソー

回の発見と共生藻を持たない H. nigrescens の卵の観察結果に基づき，共生藻の起源（水平伝播か垂直伝播か）のいくつ

ストランスポーターを持たない理由としては，他の種類のトかの可能性について議論する。（1，2 京都大学大学院）

ランスポーターの進化が考えられる。（1 筑波大学，2Martin-

Luther-Universität Halle-Wittenberg，Germany）（阿部真比古，木村

圭，島袋

寛盛）

武藤清明 1・西川完途 1・神川龍馬 1,2・宮下英明 1,2 : 日本固有の両生類クロサンショウウオの卵に共生する単細胞緑藻 .

Kiyoaki Muto,1 Kanto Nishikawa,1 Ryoma Kamikawa,1,2
Hideaki Miyashita1,2*: The symbiotic green alga in eggs ofHynobius nigrescens, an endemic amphibian of Japan.

一部の両生類において，孵化前の卵が緑色に色づくことが知られている。これは胚を包むゼリー層の中に緑藻が存在するためである。北米に分布する両生類に共生する緑藻はオ
オヒゲマワリ目（Volvocales）に属する Oophila clade の緑藻であることが報告されている。しかし , 他の地域でも同様に Oophila clade の緑藻が分布しているのかについては明ら

英文誌 65 巻 2 号表紙
宮城県南三陸町志津川湾奥弁天崎
沿岸のアラメ群落（2014 年 12 月
26 日）。Endo et al. はこの海藻に対する無機環境の複合的な影響について調べ，その結果を本号で公表した。