| タラシオシラ 時間範囲:
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| タラシオシラの化石種 | |
科学的分類 
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| ドメイン： | 真核生物 |
| クレード: | サール |
| クレード: | ストラメノパイル |
| 分割： | 褐色植物門 |
| クレード: | 珪藻類 |
| クラス： | 中生藻類 |
| 注文： | タラシオシラレス |
| 家族： | タラシオシラ科 |
| 属: | タラシオシーラ P.T.クレーベ、1873 年終了。ハスル、1973 |
| 種 | |
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本文参照 | |
タラシオシラ属は、100種以上の海水および淡水種を含む中心珪藻類の属です。多様な光合成真核生物群であり、海洋および淡水生態系の重要な部分を構成しており、主要な一次生産者であり、炭素循環に不可欠です[1]。
タラシオシラ属は多様な生物種から構成されていますが、その中でも特に重要な種であるT. pseudonanaは、ゲノム配列が初めて解読された海洋植物プランクトンとして知られています。T. pseudonanaはその後、珪藻類の生理学研究における重要なモデル生物となりました。T . pseudonanaのゲノムは、珪藻類における細胞内輸送と代謝に関わる新規遺伝子を明らかにしました。[2]この種は、珪藻類の遺伝子操作法の開発[3]やシリカのバイオミネラリゼーション[4]の研究にも利用されました。
背景
タラッシオシラは1873年にP.T.クレーヴによって初めて記載されました。[5]タラッシオシラ属の学名は、ギリシャ語で「海」を意味するタラッサと、ギリシャ神話に登場する神聖な女性にちなんで名付けられました。クレーヴは「タラッシオシラは…巨大な塊となって海面に浮かび、数マイルにわたって海を彩ります」と述べています。[6]
この属は1950年代に透過型電子顕微鏡、1960年代に走査型電子顕微鏡によって特徴付けられ、属の形態学的特徴の理解が深まり、その後100種以上が認識されました[7]。
タラシオシラ属の一種であるT. pseudonanaは、34Mbという小さなゲノムサイズのため、全ゲノム配列が解読された最初の海洋真核植物プランクトンとして選定されました。その結果、T. pseudonanaは珪藻類の生物学を理解するためのモデル生物として機能してきました。T. pseudonanaの全ゲノム配列解読、トランスクリプトミクス、プロテオミクスにより、海洋珪藻におけるケイ素生合成、リンストレス応答、細胞内輸送および代謝に関する新たな経路が明らかになりました。[2] [8] [9]リボソームRNA遺伝子配列を用いた最近の遺伝学的研究により、タラシオシラ属の種はより明確に区別・分類され[1]、メタボロミクスによってタラシオシラ属が生産する有機化合物が明らかにされています。[10]
説明
タラシオシラ類は、箱型から円筒形、円盤状、球形まで、様々な形状を呈する。[11]タラシオシラ類の細胞は単独で存在するものもあれば、連鎖状に存在しているものもある。タラシオシラ類は、フラスチュールと呼ばれるシリカ製の細胞壁を持つ。[5] タラシオシラ類は、複数の円盤状の色素体と、外側に開口する列状または弧状に並んだ孔を持つ円形の弁を持つ。弁の外套膜縁には、一連の帯状の模様が見られる。タラシオシラ類の異なる種は、毬毬と弁の突起の形態学的特徴によって識別できる。[12]コロニー形成期に、タラシオシラ類は、fultoportulaeと呼ばれる支柱状の突起からキチン繊維を放出する。キチン繊維を放出することで抵抗が増加し、タラシオシラ類は沈降速度を低下させることができる。[2]
生息地と生態系
タラシオシラ属は、海水と淡水の両方を含む多様な生息地に生息しています。注目すべきは、温帯および極地において重要な一次生産者であることです。[1] タラシオシラ属は低温・低光環境、そして混合水域でも繁殖できるため、カナダやアラスカなどの温帯地域では、春季の珪藻類ブルーム（珪藻の大量発生）の大部分を占めています。[12]また、この属の種は動物プランクトンに対する防御糸を組み立てる能力があり、通常は植物プランクトンの大量発生を抑制する捕食から生き延びることができます。
タラシオシラ属魚類は生態と生理の両面で多様性に富み、窒素貯蔵機構や鉄要求性も様々です。鉄濃度、水温、主要栄養素の利用可能性は、海洋におけるタラシオシラ属魚類群集の構成において重要な要因であることが明らかになっています。 [1]
遺伝学
18S rRNA遺伝子に基づく系統学的研究により、Thalassiosirales科内の全体的な側系統群であるThalassiosira属には複数の系統群が存在することが明らかになった。 [14]系統群内の種間の関係はまだ解明されていない。
T. pseudonanaのゲノム配列は、珪藻類を他の真核生物と区別する多くの特徴を明らかにしました。例えば、熱ショック転写因子はT. pseudonanaのゲノム中の転写因子の大部分を占めていますが、他の真核生物ではあまり一般的ではありません。[2]また、受容体キナーゼとGタンパク質共役受容体が比較的少ないことも、他の真核生物ゲノムと異なる特徴です。珪藻類生物学に特化すると、珪酸の取り込みに関与する遺伝子と、シリカ沈殿のための小胞に関与するタンパク質の発見により、珪藻類におけるケイ素の生化学に関する理解が深まりました。
T. pseudonanaのゲノムから得られた驚くべき発見は、完全な尿素回路を構成する酵素をコードする遺伝子の存在であり、これは光合成真核生物では前例のないことであった。[2]珪藻類は尿素分解酵素を利用して尿素を分解することが知られており、そのため尿素を老廃物として排出する機構は必要とされないと考えられていた。興味深いことに、T. pseudonanaの尿素回路は他の代謝経路に供給され、タンパク質生合成やおそらくエネルギー貯蔵に寄与している。
ライフサイクル
タラシオシラは、他の珪藻類と共通のプロセスで無性生殖と有性生殖の両方を行うことができます。[15]無性生殖では、親細胞は大きさの異なる2つの娘細胞に分裂します。1つは親と同じ大きさで、もう1つはより小さいです。有糸分裂中のこのサイズ制限は、硬いシリカ細胞壁の存在によるものです。その結果、複数回の細胞分裂を経て、各娘細胞の細胞サイズは縮小します。細胞サイズの縮小に対処するため、タラシオシラは有性生殖に移行します。これは、細胞が臨界サイズに達した時点で、十分には理解されていないさまざまな環境要因によって引き起こされます。[16]有性生殖では、同じ細胞から発生する精子と卵子が融合して二倍体の接合子を形成します。これは補助胞子と呼ばれます。この子孫は親の殻（シリカ壁）から出現し、独自の細胞壁を再構築して、より大きなサイズの細胞になります。
化石の歴史
タラシオシラ類の地質学的記録は1382万年前に遡ります。[11]淡水と海水のタラシオシラ類の化石記録は充実していますが、淡水産のものの方がより広範囲に特徴付けられています。[17]
実用的な重要性
T. pseudonanaはゲノムサイズが小さいため、分子研究に特に有用である。海洋環境からのモノケイ酸の取り込み、特殊な小胞への細胞内輸送、そしてシリカ合成を駆動する特殊な酵素とペプチドを含む、シリカ生合成の新たな経路を明らかにしてきた。[4]
シリカ生合成に関する研究では、 T. pseudonana種がモデル生物として利用されており、シリカナノテクノロジー工学の文脈において特に興味深い研究対象となっている。[2]例えば、改変されたT. pseudonanaは、癌治療における薬物送達小胞として研究されている。[18]
タラシオシラ属をはじめとする珪藻類は、バイオ燃料用の脂質の潜在的に有用な供給源として注目されています。特に、T. weissflogiiは窒素制限条件下で培養すると、シリカ合成を抑制し、トリアシルグリセロールの産生を増加させることが示されています。[19]
種の一覧
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参考文献
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- ^ abcdef Armbrust, EV (2004). 珪藻類Thalassiosira pseudonanaのゲノム：生態、進化、代謝. Science, 306(5693), 79–86. https://doi.org/10.1126/science.1101156
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その他の参考文献
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- 沿岸珪藻類Thalassiosira weissflogiiによる鉄吸収に対する水溶液中の鉄化学の影響。MA Anderson, FMM Morel, Limnology and Oceanography, 1982
外部リンク
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