教員・研究者詳細 - 本多　大輔

講演・口頭発表等 - 本多　大輔

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原生生物ラビリンチュラ類の海洋生態系のDHA転送における影響力

森本冬海、浜本洋子、庄野孝範、上田真由美、桑田晃、谷内由貴子、黒田寛、田所和明、辻村裕紀、宮岡利樹、茂木大地、中井亮佑、長井敏、松本朋子、菊地淳、本多大輔

日本藻類学会第 49 回大会 (琉球大学) 2025年3月日本藻類学会

開催年月日： 2025年3月

国名：日本国

ストラメノパイル系統群のラビリンチュラ類は，DHAを豊富に蓄積し海洋に広く生息することが知られ，特にラビリンチュラ類の中でもアプラノキトリウム類は，珪藻類を捕食することが確認されている。そこで，生態系への影響力を把握するため，珪藻類が豊富であることが知られている親潮域において，アプラノキトリウム類の細胞密度を定量PCRによって推定した。その結果，春〜秋のクロロフィルが豊富な親潮水系に，アプラノキトリウム類が豊富に生息することがわかり，環境中でも捕食者であることが示唆された。さらにアプラノキトリウム類の占める炭素量バイオマスは，観測された微小動物プランクトンの数%に相当するなど，環境中でも注目すべき生物であることが示された。また海洋生態系では，カイアシ類が魚類の主要な栄養源となっていることが知られており，Hirai et al. (2018)はメタ18S解析による調査を行い，カラヌス目カイアシ類の消化管内容物中には，海水中よりも高い比率でアプラノキトリウム類が存在し，効率良く捕食されていることを報告している。このメタ18S解析に基づいて試算した結果，カイアシ類へのDHAについて，アプラノキトリウム類は珪藻や渦鞭毛藻類よりも大きな影響を及ぼしていることが示され，このことは，魚類のDHAに対しての最大の供給者となる可能性を示唆している。

ラビリンチュラ属株の藻類に対する捕食過程の観察

田中麻裕、樋口里樹、本多大輔

日本藻類学会第 49 回大会 (琉球大学) 2025年3月日本藻類学会

開催年月日： 2025年3月

国名：日本国

ラビリンチュラ類はストラメノパイル生物群に属する無色単細胞真核生物で，細胞表面にある電子密度の高い物質と生体膜から構成される特殊なボスロソームから外質ネットを生じる特徴でまとめられている。ラビリンチュラ属の細胞では，ボスロソームを複数配置し，外質ネットが細胞全体を包んでおり，さらに他の個体と共有させることで全体として網目状のコロニーを形成する。一方，他のラビリンチュラ類は細胞ごとに１または２つのボスロソームをもち，そこから細い仮足状の外質ネットを放射状に展開する。最近になって，アプラノキトリウム属において生きている珪藻の珪酸質の外被のすき間から外質ネットを侵入させて，内部で細かく分岐して細胞体を攻撃する様子が示された。ラビリンチュラ属株も，生きている珪藻や酵母，糸状菌や海草のアマモなどを栄養源とすることが知られているが，その捕食過程の微細形態についてはあまり知見がない。そこで本研究では，ラビリンチュラ属株が珪藻などを捕食する過程について詳細に観察し，特に外質ネットの形状の異なるアプラノキトリウム属生物と比較することを目的とした。その結果，外質ネットによって珪藻を取り囲んだ後，外質ネットを珪藻の外被内に侵入させる様子が観察された。アメーバ類では獲物を細胞膜で包み込んで，これを食胞とすることで消化するが，ラビリンチュラ属株ではライソソームなどの小胞融合は観察されず，外被内に外質ネットを侵入させて攻撃することでは，アプラノキトリウム属株との共通性が確認された。

ラビリンチュラ類Parietichytrium属の有性生殖の解明に向けた試み

瀬尾貫太、本多大輔

日本藻類学会第 49 回大会 (琉球大学) 2025年3月日本藻類学会

開催年月日： 2025年3月

国名：日本国

ラビリンチュラ類には無性生殖と有性生殖の両方が報告されているが，有性生殖に関しては知見が少なく，核相の移り変わりや細胞融合後の細胞の挙動など未だ不明な点が多い。本研究で対象としたラビリンチュラ類Parietichytrium SEK592株では，培地の栄養源が枯渇する培養4日目あたりに，遊走細胞同士の細胞融合を行う様子が，以前には確認されていたが，同様の条件でも細胞融合が確認されなくなった。そのような状況ではあるが，この株を材料として有性生殖の解明を目指した。
まず，フローサイトメーターによるDNA量の測定を行った結果，培養日数が経つにつれ低DNA量の細胞が増加し，培養4日目ごろには高DNA量の細胞が増加することが観察された。減数分裂によって低DNA量の細胞が増え，それらが融合を起こした結果，高DNA量の細胞が増加したとも考えられるが，DNA量ごとにソートされた細胞の観察の結果などから，有性生殖を示す確かな証拠にはなり得ないと判断された。次に，定量PCR法による減数分裂関連遺伝子の発現量の測定では，融合が起こる培養4日目ごろに発現量が増加すると予想されたが，有意な発現量の増加は見られず，全体を通して低い発現量を示した。これらの結果から，本実験で使用したParietichytrium SEK592株は長期間の継代培養の過程で有性生殖能力が弱まった，または失われた可能性が考えられた。

珪藻捕食性ラビリンチュラ類アプラノキトリウムの特異的染色法のプロトコルの再検討

佐伯奈緒子、岩本望、桑田晃、本多大輔

日本藻類学会第 49 回大会 (琉球大学) 2025年3月日本藻類学会

開催年月日： 2025年3月

国名：日本国

原生生物ラビリンチュラ類のアプラノキトリウム属生物には，珪藻を捕食する能力があることが見出され，珪藻が豊富な親潮域の調査では，クロロフィル濃度との相関があるように分布することが示されており，生態学的に重要な役割を果たしている可能性がある。しかしながら，現場での調査は環境DNAを用いたメタ18S rDNA解析や，定量PCR分析によって行われることが多く，単独あるいは群体として存在しているのか，栄養源となる生物や物質に付着しているのか，といった直接的な観察はなされていない。また，アプラノキトリウム属生物は球状の単細胞で特徴が乏しいため，光学顕微鏡での同定が困難である。そこで，DNAプローブによる特異的染色法（CARD-FISH法）の適用を目指している。本研究では，まず報告されている配列情報から設計した特異的プローブについて，比較的配列の類似したラビリンチュラ類の他の系統群の株を用いて，その特異性を確認した。また，変性剤であるホルムアミド濃度やハイブリダイゼーションの温度などの最適化から，特異性を確保できる条件を探索した。さらに，蛍光シグナルの増感や，バックグラウンド蛍光の軽減のために，処理時間や試薬濃度なども再検討を行った。

魚類のDHA蓄積における原生生物ラビリンチュラ類の影響力

海洋生物シンポジウム2025 (東京海洋大学) 2025年3月日本海洋学会海洋生物学研究会

開催年月日： 2025年3月

国名：日本国

多価不飽和脂肪酸（PUFA）は多くの生物にとって必須の栄養素であり、特にドコサヘキサエン酸（DHA）は動物にとって生理的に重要な機能を持つと考えられている。海洋では魚類等の動物は、自らPUFAを生合成できないため、食物連鎖を通じて摂取する必要がある。DHAを生産できる生物は限られ、珪藻類、渦鞭毛虫類、ハプト藻類、クリプト藻類、ラビリンチュラ類などが供給源の候補となっている。ラビリンチュラ類は世界中の海洋に広く分布するストラメノパイル系統の原生生物で、特にDHA含有率が高いことで知られている(図1)。これまでにラビリンチュラ類のアプラノキトリウム属株が珪藻類を捕食することについて報告されている。本研究では、珪藻類が豊富な親潮域におけるアプラノキトリウム類の細胞密度を推定し、ラビリンチュラ類の生態系での役割を考察した。その結果、クロロフィルが豊富な海域でアプラノキトリウム類の細胞密度が高く、環境中でも捕食者として振る舞っていることが示唆された。また炭素量バイオマスの比較では、微小・中型動物プランクトンの数％に匹敵する量を持ち、これまでに海洋生態系の枠組みで認識されていなかったアプラノキトリウム類が、海洋生態系で無視できない系統群であることが示された。
さらに、 [Hirai et al. (2018) Plankton Benthos Res 13: 75-82] 及び[Kobari et al. (2021) Sci Rep 11, 23265.]のメタ18S解析では、海水中での検出頻度が低いアプラノキトリウム類が、カラヌス目カイアシ類の消化管内では海水の数倍の頻度で検出されることが報告されている。そこで、この消化管内容物中に存在する各生物の比率に加え、DHA含有率などから推定した結果、カラヌス目カイアシ類への最大のDHA供給者はアプラノキトリウム類であることが示唆された。このカイアシ類は動物プランクトンの食物網において最も捕食されているとの知見もあることから、ラビリンチュラ類が生態系において動物プランクトン全体、さらには魚類のDHAの供給源として最有力であるとの結論に至った。

原生生物ラビリンチュラ類の海洋生態系における役割の解明に向けて —魚類のDHAはどこからくるのか —

森本冬海，本多大輔

2024年度藻類談話会 (神戸大学理学部Z棟) 2024年11月京都大学大学院人間・環境学研究科幡野恭子

開催年月日： 2024年11月

国名：日本国

ラビリンチュラ混合培養による珪藻オイル抽出効率の変化

樋口里樹、平川育美、本多大輔

第9回ラビリンチュラシンポジウム (徳島大学常三島キャンパス) 2024年8月ラビリンチュラシンポジウム世話人

開催年月日： 2024年8月

国名：日本国

Labyrinthula 属の珪藻に対する捕食過程における微細形態の観察

田中麻裕、樋口里樹、本多大輔

第9回ラビリンチュラシンポジウム (徳島大学常三島キャンパス) 2024年8月ラビリンチュラシンポジウム世話人

開催年月日： 2024年8月

国名：日本国

珪藻捕食性ラビリンチュラ類アプラノキトリウム類の海洋生態系の DHA 転送における影響力

第9回ラビリンチュラシンポジウム (徳島大学常三島キャンパス) 2024年8月ラビリンチュラシンポジウム世話人

開催年月日： 2024年8月

国名：日本国

Aplanochytrium の環境海洋中での細胞の存在様式とその生態学的意義

佐伯奈緒子、岩本望、桑田晃、本多大輔

第9回ラビリンチュラシンポジウム (徳島大学常三島キャンパス) 2024年8月ラビリンチュラシンポジウム世話人

開催年月日： 2024年8月

国名：日本国

オイル産生珪藻Fistulifera solaris からのオイル抽出効率を上げる分解酵素の探索

樋口里樹・平川育美・本多大輔

日本藻類学会第48回大会 (神戸大学) 2024年3月日本藻類学会

開催年月日： 2024年3月

国名：日本国

藻類由来のバイオ燃料生産技術開発が世界的に進められているが，微細藻類からオイルを取り出す工程には多くのエネルギーを必要とすることから，簡単且つ効率的にオイルを抽出することは重要な課題となっている。電源開発株式会社によって環境中から分離された海洋の珪藻Fistulifera solaris JPCC DA0580株（以下，ソラリス）は，細胞内に大量の中性脂質のオイルを蓄積し，屋外でも安定して培養できるというオイル産生藻類として有用な特徴を持つ。そこでソラリスを用いて，藻体を覆う珪酸質の被殻や粘性の分泌物を分解しオイル抽出効率を上げる酵素を探索した。
オイルを蓄積したソラリスを回収し，酵素溶液に一定時間浸した後に，凍結乾燥とヘキサン抽出を行いオイルの抽出量を測定した。酵素剤14種類について試験した結果，パパインとデナプシン2PとセルラーゼSSという3種類の酵素剤でオイルの抽出量が増加した。特にパパインはオイル抽出量が1.2〜1.5倍増加したことに加えて，加熱処理やpH調整が不要で扱いやすいことからオイル抽出効率を上げる方法として期待できる。
また，原生生物Labyrinthula sp.はソラリスを旺盛に捕食し，細胞内に高度にオイルを蓄積する特徴を持つ。オイルを蓄積したソラリスと少量のLabyrinthula sp.との混合培養を行い，オイル抽出効率が高くなるタイミングがあるかを検証し，微細藻類からのオイル抽出に他生物を利用するという新しいモデルの確立を目指す。

環境サンプルを対象としたCARD-FISH法による珪藻捕食性ラビリンチュラ類Aplanochytriumの観察

佐伯奈緒子，岩本望，桑田晃，本多大輔

日本藻類学会第48回大会 (神戸大学) 2024年3月日本藻類学会

開催年月日： 2024年3月

国名：日本国

ストラメノパイルに属する無色従属性の単細胞生物ラビリンチュラ類Aplanochytriumは，最近になって主要な一次生産者である珪藻を積極的に捕食することから，生態系の中で重要な役割を果たしている可能性が示唆された。特にラビリンチュラ類はドコサヘキサエン酸（DHA）を豊富に生合成し蓄積することから，DHAを生合成できない魚類への供給源としての影響力についても注目されている。そこで，ラビリンチュラ類の現存量の把握が求められているが，単純な球形の形態であることから，環境サンプル中での同定が難しく，環境DNAに対して定量PCR法を適用して細胞数を推定するといったアプローチがとられている。しかしながら，定量PCR法では細胞が単独なのかコロニーなのか，何かに付着しているのか，消化管に入っているのかなど，存在する状態を把握することができない。実際，環境海水のメタ18S解析では，Aplanochytriumの栄養細胞の直径が約10 µmにも関わらず，全リード数の4分の1程度が20〜180 µmの分画に確認できる状況であり，環境中での状態についての解明が待たれていた。そこで，本研究ではCARD-FISH法を適用し，特異的なプローブを設計して，Aplano¬chytrium系統群を蛍光染色し，環境サンプルの観察を行った。その結果，細胞は数十個の細胞がコロニーを形成した状態で観察された。大きな細胞塊として存在することで，中間的な捕食者を介さずに、食物網の上位の捕食者に取り込まれている可能性があり，生態効率を考慮した時に，単細胞状態として存在する場合の数倍の影響力を持つ可能性が示唆された。

ラビリンチュラ類アプラノキトリウム系統群の海洋における現存量と生態学的影響力

森本冬海・浜本洋子・庄野孝範・上田真由美・桑田晃・谷内由貴子・黒田寛・田所和明・辻村裕紀・宮岡利樹・茂木大地・中井亮佑・長井敏・松本朋子・菊地淳・本多大輔

日本藻類学会第48回大会 (神戸大学) 2024年3月日本藻類学会

開催年月日： 2024年3月

国名：日本国

多価不飽和脂肪酸であるドコサヘキサエン酸(DHA)を生合成し，珪藻を捕食する能力のあるラビリンチュラ類アプラノキトリウム属群に注目し，北太平洋親潮域における現存量を計測した。その分布は春から秋の親潮域の有光層に集中する一方で，沿岸親潮域や冬期の低水温海域では低い細胞密度となった。これらの分布パターンやChl a濃度と正の相関があることから，環境中でも捕食者であることが強く示唆された。なお，本海域におけるアプラノキトリウム属群の年間平均バイオマスは光合成生物の最大で約２％程度であった。一方，DHAの供給源については，現存量の多い渦鞭毛虫類が注目されていたが，Hirai et al. (2018)のカイアシ類の消化管内容物のメタ18S解析の結果は，アプラノキトリウム類のリード数が逆転しており，DHA供給量は渦鞭毛虫類の数倍となることが考えられた。現存量から推定されたアプラノキトリウム類のDHA量と，亜寒帯域で優勢するカイアシMetridia属のDHA量の比率は1:20であり，生物濃縮を支える最大の供給源となっている可能性が示唆された。

安定同位体脂肪酸を用いたラビリンチュラ類Aplanochytrium 属株におけるDHA合成経路の追跡

橋本航太朗、山田えり、石橋洋平、伊東信、今井博之、本多大輔

日本藻類学会第48回大会 (神戸大学) 2024年3月日本藻類学会

開催年月日： 2024年3月

国名：日本国

原生生物ラビリンチュラ類は海洋に普遍的に存在する単細胞真核生物で、DHA（C22:6）などの多価不飽和脂肪酸を生合成することから,魚類などの高次捕食者のDHAの大元の供給源の候補者として注目されている。中でもラビリンチュラ類に属するAplanochytrium 属株は,最近になり珪藻から栄養摂取することが明らかになった。その際の脂肪酸分子種の変化を経時的に調べると,EPAが減少しDHAが増加していた。この結果は、Aplanochytrium 属株が,脂肪酸鎖伸長酵素(ELO)/脂肪酸不飽和化酵素（DES）経路によって珪藻から摂取したEPAをDHAに変換していることを示唆している。一方で、Aplanochytrium 属株を有機培地で単独培養した際には、オレイン酸からDHAまでの中間産物がほとんど検出されなかった。そこで本研究では、Aplanochytrium 属株がどのような経路でDHA合成をしているのかを明らかにするために,13C18オレイン酸を前駆体としてAplanochytrium 属株の脂肪酸生合成経路を調べた。また珪藻から摂取したEPAがDHAに変換される経路を明らかにするために,13C18オレイン酸を珪藻培地に添加し、珪藻内で標識EPAを合成させ、その珪藻とAplanochytrium 属株の二員培養を行った。
その結果、アプラノキトリウム属株の単独培養ではDHAは合成されたものの、C20:4 をEPAまたはC22:4に変換する経路の働きが弱いことが分かった。一方でEPAを豊富に蓄積する珪藻との二員培養においては、EPAが効率よくDHAに変換されていることが示された。この結果は、珪藻を捕食するようになったアプラノキトリウム属株は、珪藻から摂取したEPAをDHAに変換する経路は維持され活発に働いているが、EPAよりも上流の合成経路は必要となくなったことで減衰したことを示唆している。

珪藻捕食性原生生物、ラビリンチュラ類アプラノキトリウムの海洋における生態学的影響力の調査

日本微生物生態学会第36回浜松大会 (静岡県アクトシティ浜松) 2023年11月日本微生物生態学会

開催年月日： 2023年11月

国名：日本国

原生生物アプラノキトリウム類は、海洋に生息するラビリンチュラ類に属する単細胞の従属栄養生物で、培養下で珪藻類に対する捕食性が確認され、TARA Ocean Projectなどの全球的なメタ18S解析などでも、比較的豊富に海洋中に存在することが示されている。また、ラビリンチュラ類はドコサヘキサエン酸（DHA）などの多価不飽和脂肪酸を生合成することで知られており、生合成できない魚類の大元の供給者の候補としても注目されている。そこで、本研究では三陸沖の北太平洋親潮域において、アプラノキトリウム類を中心として定量PCRによる現存量測定と、メタ18S解析を年間を通して実施して、生態系における影響力について調査を行った。その結果、アプラノキトリウム類は、塩分の低い亜寒帯水系の海域で春から秋にかけて豊富に存在することが確認された。また、この海域では珪藻類のメタ18Sのリード数も豊富であることから、環境中でも珪藻捕食をしていることが示唆された。また、アプラノキトリウム類の現存量は過去に近海で観測された植物プランクトン現存量の1％前後に相当することから、重要な捕食者である可能性が示唆された。

原生生物ラビリンチュラ類アプラノキトリウム属株の珪藻捕食能力獲得による脂肪酸合成経路の変化

橋本航太朗, 山田えり, 石橋洋平, 伊東信, 今井博之, 本多大輔

日本微生物生態学会第36回浜松大会 (静岡県アクトシティ浜松) 2023年11月日本微生物生態学会

開催年月日： 2023年11月

国名：日本国

原生生物ラビリンチュラ類は海洋に普遍的に存在する単細胞真核生物で、DHA（C22:6）などの多価不飽和脂肪酸を生合成することから、魚類などの高次捕食者のDHAの大元の供給源の候補者として注目されている。また、アプラノキトリウム属株は、珪藻を捕食して栄養摂取することが示され、一次捕食者としての影響力についても注目されている。
そこで本研究では、安定同位体で標識した脂肪酸を培地に添加することで、アプラノキトリウム属株が珪藻を捕食した際の脂肪酸生合成経路を追跡した。その結果、アプラノキトリウム属株の単独培養ではDHAは合成されたものの、C20:4 をEPA（C20:5）またはC22:4に変換する経路の働きが弱いことが分かった。一方でEPAを豊富に蓄積する珪藻との二員培養においては、EPAが効率よくDHAに変換されていることが示された。この結果は、珪藻を捕食するようになったアプラノキトリウム属株は、珪藻から摂取したEPAをDHAに変換する経路は維持され活発に働いているが、EPAよりも上流の合成経路は必要となくなったことで減衰したことを示唆している。

ラビリンチュラ類アプラノキトリウム類の海洋環境中における現存量推定と予想される役割

森本冬海, 浜本洋子, 庄野孝範, 上田真由美, 桑田晃, 谷内由貴子, 黒田寛, 田所和明, 中井亮佑, 長井敏, 松本朋子, 菊地淳, 本多大輔

第8回ラビリンチュラシンポジウムプログラム (筑波大学) 2023年8月

開催年月日： 2023年8月

国名：日本国

蛍光タンパク質遺伝子の導入により核を標識した Parietichytrium 形質転換株を用いた交配実験

瀬尾貫太、木元佑磨、馬詰悠、本多大輔

第8回ラビリンチュラシンポジウムプログラム (筑波大学) 2023年8月

開催年月日： 2023年8月

国名：日本国

CARD-FISH 法によるアプラノキトリウムの特異的染色条件の決定

佐伯奈緒子，岩本望，桑田晃，本多大輔