研究者詳細 - 山崎　秀雄

科研費獲得情報 - 山崎　秀雄

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基盤研究(C)

課題番号: 19K06339

研究期間: 2019年04月 - 2022年03月

代表者: 山崎秀雄

直接経費: 3,300,000（円）間接経費: 990,000（円）金額合計: 4,290,000（円）

アカウキクサ（#IAzolla#IR）は、水田や池に浮遊している水生シダ植物である。繁殖力の強い外来種は、外来生物法上の特定外来生物に指定されており、大量発生の防止および駆除が国内外での検討課題となっている。アカウキクサは、環境の変化を検知すると、根を自切して分離拡散する特異な生理応答を示す。この特徴的な環境応答がアカウキクサの広域分散を可能にしている。しかし、アカウキクサに見られる根脱離応答機構は不明のままである。本研究では、D-アミノ酸誘導性の根脱離メカニズムを明らかにし、アカウキクサ大量発生抑制技術の開発、および有害アカウキクサ駆除対策の立案に資する生物学的学術基盤の確立を行う。

D-アミノ酸によるアカウキクサの分離拡散機構

基盤研究(C)

課題番号: 00000000

研究期間: 2019年04月 - 2022年03月

代表者: 山崎秀雄

直接経費: 3,300,000（円）間接経費: 4,290,000（円）金額合計: 990,000（円）

アカウキクサ（<i>Azolla</i>）は、水田や池に浮遊している水生シダ植物である。繁殖力の強い外来種は、外来生物法上の特定外来生物に指定されており、大量発生の防止および駆除が国内外での検討課題となっている。アカウキクサは、環境の変化を検知すると、根を自切して分離拡散する特異な生理応答を示す。この特徴的な環境応答がアカウキクサの広域分散を可能にしている。しかし、アカウキクサに見られる根脱離応答機構は不明のままである。本研究では、D-アミノ酸誘導性の根脱離メカニズムを明らかにし、アカウキクサ大量発生抑制技術の開発、および有害アカウキクサ駆除対策の立案に資する生物学的学術基盤の確立を行う。

環境変動に伴って増加する造礁サンゴの病変予防技術の基盤研究

基盤研究(B)

課題番号: 15H02843

研究期間: 2015年04月 - 2018年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: 山城秀之琉球大学, 熱帯生物圏研究センター, 教授 (80341676) 須田彰一郎琉球大学, 理学部, 教授 (00359986) 日高道雄琉球大学, 理学部, 教授 (00128498)

直接経費: 13,000,000（円）間接経費: 3,900,000（円）金額合計: 16,900,000（円）

近年、世界各地でサンゴ病変が拡大しており、サンゴ礁生態系衰退の要因として危惧されている。本研究では、ブラックバンド病（BBD）を対象に、サンゴ病変予防技術確立に必要な生物学的基礎知見を得ることを目的とした。調査の結果、沖永良部島、宮古島、台湾緑島の広域でBBD発症サンゴが確認され、被覆状コモンサンゴの高率罹患が沖縄近海で認められた。沖縄で見られるBBDに関与するシアノバクテリアとして、#IRoseofilum reptotaenium#IRを同定し、他にも数多くの未記載種の存在が確認された。BBDの治癒を促す各種処理を検討した結果、連続暗黒処理が現時点で最も有効な手段である事が明らかになった。

環境変動に伴って増加する造礁サンゴの病変予防技術の基盤研究

基盤研究(B)

課題番号: 00000000

研究期間: 2015年04月 - 2018年03月

代表者: 山崎秀雄, 山城秀之, 熱帯生物圏研究センター, 須田彰一郎, 理学部, 日高道雄, 理学部

直接経費: 13,000,000（円）間接経費: 16,900,000（円）金額合計: 3,900,000（円）

近年、世界各地でサンゴ病変が拡大しており、サンゴ礁生態系衰退の要因として危惧されている。本研究では、ブラックバンド病（BBD）を対象に、サンゴ病変予防技術確立に必要な生物学的基礎知見を得ることを目的とした。調査の結果、沖永良部島、宮古島、台湾緑島の広域でBBD発症サンゴが確認され、被覆状コモンサンゴの高率罹患が沖縄近海で認められた。沖縄で見られるBBDに関与するシアノバクテリアとして、<i>Roseofilum reptotaenium</i>を同定し、他にも数多くの未記載種の存在が確認された。BBDの治癒を促す各種処理を検討した結果、連続暗黒処理が現時点で最も有効な手段である事が明らかになった。

サンゴ礁における海水富栄養化の慢性毒性評価法の確立

基盤研究(B)

課題番号: 23310025

研究期間: 2011年04月 - 2014年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: 須田彰一郎琉球大学, 理学部, 教授 (00359986)

直接経費: 9,700,000（円）間接経費: 2,910,000（円）金額合計: 12,610,000（円）

本研究課題では、海水の富栄養化によってサンゴが受ける「慢性ストレス」の評価技術の確立を目的として、生化学的な新規定量法の開発を試みた。「活性酸素」と良く似た性質を持つ「活性窒素」の生成と消去のバランス崩壊が、ヒトの慢性ストレス障害に関与していることが指摘されている。そこで、富栄養化に伴う活性窒素障害（窒素毒性）の生化学的痕跡として生体成分のニトロ化に着目し、普及を念頭においた簡便技術の開発を検討した。ニトロ化合物を酸化分解処理し、遊離してくる硝酸イオンをイオンクロマトフラフィーによって検出することで、ニトロ化レベルが定量化できることが明らかとなった。

サンゴ礁生態系基礎生物のストレス耐性・分布・生態系フィードバックに関する総合研究

特別研究員奨励費

課題番号: 07J01622

研究期間: 2007年04月 - 2010年03月

代表者: 中村崇

直接経費: 3,300,000（円）金額合計: 3,300,000（円）

沖縄のサンゴ礁保全を目的としたサンゴ-骨格内微生物共生システムの実態解明

特別研究員奨励費

課題番号: 07J08050

研究期間: 2007年04月 - 2010年03月

代表者: 山崎征太郎琉球大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC1)

直接経費: 2,700,000（円）金額合計: 2,700,000（円）

白化耐性サンゴ種#IGoniastrea aspera#IR骨格内から分離培養法を用いて、極限環境耐性シアノバクテリアの単離に成功した。また、富栄養な環境に比べ、貧栄養な環境に生息する#IG.aspera#IR骨格内の微生物層はシアノバクテリアマットに酷似していることが分かり、宿主サンゴと共生関係にあることが示唆された。#IAcropora digitifera#IRを用いた実験では、高栄養塩に暴露した状態で、塊状サンゴと同様に骨格内微生物を有する、無節サンゴ藻がサンゴに近接して存在することで有益な影響を与えることがわかった。またRT-PCRを用いた測定から、無節サンゴ藻の骨格内で硝化酵素と脱窒酵素のmRNAの発現が観察された。これはサンゴにとって骨格内微生物群集が必要不可欠であることを示すとともに、サンゴ藻のバイオリメディエーターとしての役割を示唆する結果となった。沖縄県備瀬崎で2年間にわたり骨格内微生物が感染した#IAcroporid#IRサンゴをコドラート法を用いてモニタリングをおこなった結果、2年前には非感染#IAcroporid#IRサンゴは290群体で、感染群体は27群体であった。それが、2年後には非感染群体は112群体まで減少したのに対し、感染群体は21群体と減少率が少なかった。両者の生存率を比較すると非感染群体が39%であるのに対し、感染群体では78%と高い値を示した。これらの結果から、研究計画の3年目の目標であるフィールドへの還元につながる結果を得られたと言え、造礁サンゴ骨格内の微生物群集は造礁サンゴの生存率を上昇させる、褐虫藻に次いで第二の共生体であると言うことができるだろう。

サンゴの白化における共生藻光合成修復メカニズムに関する研究

特別研究員奨励費

課題番号: 06F06759

研究期間: 2006年04月 - 2009年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: Josee N Bouchard

直接経費: 2,300,000（円）金額合計: 2,300,000（円）

地球温暖化にともなって表面海水温度が上昇しており、多くの海洋生態系が影響を受けている。特に、熱帯・亜熱帯のサンゴ礁生態系への影響は甚大で、世界各地のサンゴ礁が衰退と絶滅の危機に瀕している。穏和な熱帯で進化してきた造礁サンゴ(石サンゴ)は、温度変化に敏感な動物である。僅かな海水温の上昇によって「サンゴの白化」とよばれる特徴的な現象をみせる。サンゴの白化現象は、サンゴ礁生態系の崩壊を示す初期症状と考えられるが、直接的な原因や白化の分子機構が不明なため、対策を講じることができないのが現状である。本研究では、サンゴに共生している褐虫藻側からサンゴの白化メカニズムを明らかにすることを目的としている。本年は、高温誘起性障害の発生機序について、共生藻の細胞死誘導メカニズムの検討をおこなった。褐虫藻#ISymbiodinium microadriaticum#IRを純粋培養し、高温に対する応答を調べた。培養温度を通常の27度から32度にあげた場合、褐虫藻細胞の生残率の低下が認められた。この時、SYTOX-Greenによって検出されるカスパーゼ3様活性の顕著な上昇が観察された。カスパーゼ様活性の上昇に伴って、褐虫藻からの一酸化窒素(NO)生産の顕著な増加がみられることを見いだした。哺乳類型カスパーゼ3の阻害剤であるAc-DEVD-CHOを加えたところ、高温誘導性のカスパーゼ様活性の上昇が抑制されることが明らかとなった。さらに、NO生産とカスパーゼ様活性上昇との関連を探るために、化学的NO供与体であるsodium nitroprusside(SNP),S-nitrosoglutathione(GSNO),S-nitroso-N-acetylpenicillamine(SNAP)および3,3bis(Aminoethyl)-1-hydroxy-2-oxo-1-triazene(NOC-18)を添加して効果を調べた。これらの供与体の中で、SNPとNOC-18には、顕著なカスパーゼ活性誘導効果があることが確かめられた。これらのNO供与体の効果は、カスパーゼ阻害剤Ac-DEVD-CHOを添加することによって完全に抑制された。本研究の結果、高温暴露によって、まず、褐虫藻のNO生産が過剰となり、その後、カスパーゼ3様活性の上昇が誘導され、その後、褐虫藻の細胞死が引きおこされる一連のスキームが明らかとなった。

生物の自然治癒力を応用した沖縄のサンゴ礁修復技術の開発

基盤研究(B)

課題番号: 18310058

研究期間: 2006年04月 - 2008年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: 中村崇

直接経費: 15,800,000（円）間接経費: 1,500,000（円）金額合計: 17,300,000（円）

都市化に伴う水質汚染や、地球温暖化による海水温度上昇よって沖縄のサンゴ礁は衰退の危機にある。本研究では、持続的なサンゴ礁の修復・保全技術開発を目指して、サンゴの自己修復能力を高める物理的要因(環境因子)と生物的要因(環境応答)を学際的アプローチによって明らかにすることを目的とした。本研究の実施の結果、高温による最初の代謝異常の特定、サンゴの骨格内微生物相の違いが環境ストレス耐性に寄与していること、サンゴ種によって、温度と光の複合ストレスの感受性が異なっていること、水面の波や水流などの物理的要因がサンゴの白化抑制と回復に寄与していること等が明らかとなった。これらの成果は、サンゴの健康状態の診断や、水工土木的なサンゴ礁回復技術の基礎となる知見である。

オーストラリアにおける亜熱帯陸海域環境を支える微生物基盤の比較研究

基盤研究(B)

課題番号: 17405025

研究期間: 2005年04月 - 2007年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: 徳田岳

直接経費: 4,400,000（円）金額合計: 4,400,000（円）

近年、生態系を維持する生物的環境基盤として、微生物相の重要性が注目されるようになってきた。しかし、環境基盤を支える微生物相の研究は未だ断片的で、系統的な理解を得るまでに至っていない。沖縄とオーストラリア北東部は、北半球と南半休の離れた位置にありながら、類似した生物相も多く見受けられる。本研究では、両地域の比較微生物生態学研究を展開していくために、その比較研究ための海外調査およびサンプリングを実施した。平成17年度の陸域調査では、オーストラリアと日本に生息するシロアリ類と、その体内に棲息する微生物の炭素代謝と窒素代謝に関する役割について検討した。その結果、物質循環の上で重要な働きを担うシロアリ栄養共生微生物系に、両地域間に普遍的な微生物基盤が存在することが明らかとなった。しかし、これらは全く同一のものではなく、そこに関わる微生物組成や各微生物の機能には、地域性や環境を反映した差異があることも示唆された。平成18年度の海域調査では、オーストラリアと沖縄のサンゴ礁生態系を維持している未知微生物相探索のためのサンプリング調査をおこなった。複数海域で採取した塊状サンゴ群体を調べることにより、これまで知られていなかった骨格内藻類の多様性を明らかにし、南半球と北半球間で比較検討を通して、普遍性と地域性を調べた。現在、サンプルの処理と解析を継続中である。

琉球列島海域におけるサンゴ礁の保全・回復技術に関する生理学的研究

特別研究員奨励費

課題番号: 03J06319

研究期間: 2003年04月 - 2005年03月

代表者: 中村崇琉球大学, 遺伝子実験センター, 特別研究員(PD)

直接経費: 1,800,000（円）金額合計: 1,800,000（円）

世界各地のサンゴ礁生態系がサンゴの白化現象により衰退の危機に瀕している。琉球列島海域のさんご礁も例外ではない。本研究はサンゴの白化抑制に関する基礎研究をおこない、回復・保全技術の指針を得ることを目的としている。本年(平成16年度)は前年度の研究によって得られた海流(または潮流)によるサンゴ白化の緩和効果という知見をもとに多種の造礁サンゴを対象とした生理学的研究をおこなった。この研究では、人為的に水流環境をコントロールした屋内・屋外水槽実験系を利用し、そのサンゴ白化の生理的メカニズムである光合成阻害過程についてPAMクロロフィル蛍光測定装置を用いて調べた。その結果、白化耐性が一般的に低いと言われているサンゴ種では、適度な潮流を与えた場合では流れを制限された環境に比べて光阻害の緩和がみられる事が分った。加えて、対象となるサンゴ種によってはその効果がまったく見られないものがあることが明らかにされた。また、水流による長期の白化抑制効果により、サンゴの成長量・生存性が飛躍的に高まる事を明らかにした。これらの結果を総合する事でサンゴ礁域における人為的な海流・潮流の変更(埋め立て・港湾開発)が近接する造礁サンゴの群集に多大なストレスを与えうることを示唆した。

硝酸還元酵素による一酸化窒素(NO)生成に関する基礎的研究

基盤研究(C)

課題番号: 12660048

研究期間: 2001年04月 - 2003年03月

代表者: 山崎秀雄

直接経費: 1,000,000（円）間接経費: 0（円）金額合計: 1,000,000（円）

脊椎動物、無脊椎動物、バクテリアではNO合成酵素(NOS)が存在し、様々な生理作用に関与していることが明らかになっている。ところが、植物の酵素的NO生成機構は未だ意見の一致を見ていない。哺乳類型NOSが発見されて以来、植物でも動物の系と同様な酵素が存在することが期待され、NOS遺伝子及びタンパクの同定が試みられてきた。しかし、ゲノムプロジェクトの概要が終了したモデル植物(アラビドプシス)ゲノムからもNOS様配列は確認できなかった。我々は、数年来、植物NOSプロジェクトとは独立に別の可能性を検討し、全く異なった機構からなるAlternative NO production pathwayを提唱してきた。無機窒素をアミノ酸等の有機窒素変換する窒素同化は、光合成と並んで植物の重要な代謝である。我々は、窒素同化系の鍵酵素である硝酸還元酵素(NR)がNO生成を触媒することを世界で初めて証明した。通常、NRはNAD(P)Hを電子供与体として硝酸を亜硝酸へと還元する。ところが、NRが通常の反応生成物である亜硝酸を基質とした時にNOを生成することを、in vitro系で実証した。また、単細胞緑藻のクラミドモナス野生株に亜硝酸を加えた時にも、顕著なin vivoでのNO生成が観察された。一方、NR欠損株ではNO生成は全く起こらなかった。これらの結果は、植物にはNOSとは異なる、NR依存性のNO生成経路が存在することを示している。

サンゴ幼生の栄養源と分散能力に関する生態学的研究

特別研究員奨励費

課題番号: 01F00712

研究期間: 2001年04月 - 2003年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: Andrew H Baird

直接経費: 1,800,000（円）金額合計: 1,800,000（円）

研究では沖縄に生息しているサンゴを材料として、サンゴの分散能力を決定する幼生の脂質エネルギー代謝の研究をおこなった。この研究計画では、サンゴの卵採取と幼生捕獲が必須であった。サンゴの産卵時期は沖縄近海では6月から8月に例年観察されている。昨年はエルニーニョによる海水温度上昇や、オニヒトデの大量発生によるサンゴの死滅が影響し、期待していたサンゴの一斉放卵が見られなかった。このため、当初予定していた計画を大幅に縮小する必要が生じたが、研究自体は概ね満足のいく成果が得られたと思われる。具体的な研究成果は以下の通りである。 1)サンゴ幼生を用いた人工共生藻感染系の確立 2)幼生の高温ストレス耐性能 3)生長段階における脂肪酸組成の変化と種間差 4)サンゴにおけるグリオキシル酸代謝経路の発見 5)サンゴ卵の色素解析

共生性ラン藻の機能分化を制御するホスト植物の分子シグナル

特別研究員奨励費

課題番号: 00F00327

研究期間: 2001年04月 - 2002年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: Michael F Cohen

直接経費: 800,000（円）金額合計: 800,000（円）

琉球列島におけるサンゴ礁白化機構の解明と保全に関する生理生態学的研究

基盤研究(B)

課題番号: 12480166

研究期間: 2000年04月 - 2003年03月

代表者: Robert van Woesik 研究分担者: 山崎秀雄

直接経費: 9,200,000（円）間接経費: 0（円）金額合計: 9,200,000（円）

造礁サンゴには、光合成を行う共生藻(褐虫藻)が細胞内共生している。サンゴは海水温上昇に敏感であり、39℃以上では褐虫藻の離脱あるいは褐虫藻色素の分解により白化する。近年、サンゴの白化に褐虫藻光合成装置の光傷害(光阻害)が関与すると示唆されているが、詳細は不明である。また、高温による光阻害は光合成生物において共通の現象であるが、その分子機構も明らかでない。本研究では、高温による白化機構の解明を目的とし、以下のことを明らかにした。(1)褐虫藻の光合成色素の光分解は、高温により促進される(2)光合成色素の光分解に、光阻害が関与する。(3)高温は褐虫藻の光阻害感受性を高める。(4)高温は光合成装置の光傷害速度に影響しない。(5)高温は光傷害を受けた光合成装置の修復過程を阻害する。(6)修復の温度感受性はサンゴ種によって異なっており、白化耐性なサンゴ種では高温による修復の阻害は見られない。以上のことより、"高温による修復機構の阻害が光阻害を促進し、褐虫藻色素の分解による白化を引き起こす"という一連の白化機構が明らかとなった。今後、地球温暖化による高水温が白化の要因となると予想されている。白化機構の解明により、白化を抑制する術が見出されるかもしれない。

高等植物におけるフラボノイドの抗酸化機能

特別研究員奨励費

課題番号: 00J00072

研究期間: 2000年04月 - 2002年03月

代表者: 崎浜靖子

直接経費: 2,000,000（円）金額合計: 2,000,000（円）

熱帯植物の可塑性における転移因子の役割

特定領域研究

課題番号: 12202043

研究期間: 2000年04月 - 2001年03月

代表者: 山崎秀雄研究分担者: 崎浜靖子

直接経費: 5,000,000（円）間接経費: 0（円）金額合計: 5,000,000（円）

生物の種多様性は熱帯・亜熱帯域の低緯度地域で高く、高緯度地域になるに従って減少することが知られている。しかし、依然として種の多様性を生み出すメカニズムは不明である。本研究計画では、沖縄に自生しているクロトンを用いて、多様性創出における転移因子の役割について基礎的知見を得ることを目的とした。6系統のクロトンについて、ヨナグニサン(蛾)Mariner-Like Element(MLE)配列中の転移酵素に対するコンセンサスプライマー用いPCR増幅を行った。その結果、用いた全ての系統において予測される500bpのバンドが検出され、MLEの存在が示唆された。RNA型転移因子の一つであるTy1/Copiaの逆転写酵素の配列に対するdegenerate PCRをおこなった結果、約300bpのPCRクローンが得られ、ワタのTy1/Copiaレトロポゾンと68%の相同性を示した。マングローブを含む樹木性熱帯植物27種の中で、デイゴとフクギからクロトンと同様なMLEのPCRクローンが得られた。今回、同所的に生息する昆虫のMLEが植物であるクロトンに見いだされたことと、クロトン以外の熱帯植物にも同様な配列が認められたことは、MLEが種を越えて同所的に水平伝播していることを強く示唆している。

葉緑体光リン酸化系における脂質相活性酸素の役割

奨励研究

課題番号: 5854081

研究期間: 1993年04月 - 1994年03月

代表者: 山崎秀雄

直接経費: 900,000（円）間接経費: 0（円）金額合計: 900,000（円）

チラコイド膜電子伝達系の駆動に伴う脂質相活性酸素生成と光誘起性H#U+#UR放出は、反応過程において密接に関連している(Yamasaki et al.1992)。光誘起性H#U+#UR放出反応過程の中で、どの部分反応が活性酸素生成と関わっているかを推定した。飽和溶剤酸素中でのホウレンソウチラコイド膜におけH#U+#UR放出量は、65nmol H#U+#UR/mg Chl(pH7.0)であり、窒素ガス通気によって定常状態の放出量が96nmol H#U+#UR/mg Chlに上昇した。この酸素の効果を反応速度論的に解析すると、嫌気状態においてH^+放出過程は影響を受けずに、緩和過程だけが著しく遅くなっていることを見いだした(k=0.1→0.025)。このことは、光誘起性H#U+#UR放出反応過程の中で、放出されたH#U+#URの再吸収反応に酸素が関与していることを示唆している。

葉緑体チラコイド膜におけるイオン輸送

特別研究員奨励費

課題番号: 02954039

研究期間: 1990年04月 - 1991年03月

代表者: 山崎秀雄

直接経費: 900,000（円）間接経費: 0（円）金額合計: 900,000（円）

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