イデユコゴメ綱
イデユコゴメ綱(イデユコゴメこう、学名: Cyanidiophyceae)は、草津温泉[3]のような酸性温泉に生育する特異な単細胞性紅藻の一群である。
イデユコゴメ綱 | ||||||||||||||||||
---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|---|
1. Galdieria sulphuraria[注 1]
| ||||||||||||||||||
分類 | ||||||||||||||||||
| ||||||||||||||||||
学名 | ||||||||||||||||||
Cyanidiophyceae Merola, 1981 | ||||||||||||||||||
下位分類 | ||||||||||||||||||
多くの紅藻において赤い色のもとになっている光合成色素であるフィコエリスリンをもたないため、紅藻でありながら青緑色をしている(図1)。現生紅藻の中で最も初期に分かれたグループであると考えられている。4属10種程度が知られる小さなグループであるが、その特異な生態や実験生物としての有用性、応用的可能性などにより、比較的よく知られている。
特徴
編集イデユコゴメ綱に属する藻類はすべて単細胞不動性[4][5]。多くは球形であるが、シアニディオシゾン(Cyanidioschyzon merolae; 通称「シゾン」)は楕円から棍棒状[4][5]。細胞はふつう明瞭な細胞壁で囲まれているが、シアニディオシゾンは明らかな細胞外被を欠く[5][6][7]。細胞は単核性。ゴルジ体シス面は小胞体に面している[5]。またガルディエリア属 (Galdieria) は、大きな液胞をもつことがある[5]。
葉緑体は細胞膜に沿って存在し、1細胞に1個だが、ガルディエリア属では葉緑体が深く切れ込んでいることがある[4][5]。周縁チラコイドをもち、ピレノイドを欠く[5]。主要補助光合成色素はフィコシアニン(C-フィコシアニン)であり、フィコエリスリンを欠くため葉緑体は青緑色を呈する[8][9]。カロテノイドとして、ゼアキサンチンとβ-カロテンをもつ[10]。貯蔵多糖はふつうグリコーゲン(ファイトグリコーゲン phytoglycogen)であるが、シアニディオシゾンではアミロペクチン(セミアミロペクチン semiamylopectin)[11][12]。低分子炭水化物としてフロリドシド、イソフロリドシドを生成する[13][14]。
光独立栄養性であるが、一部の種は従属栄養能をもち(つまり混合栄養性)、さまざまな炭素源(糖、糖アルコール)を利用可能である[15][16]。100%二酸化炭素下で生育可能なものも報告されている[17]。亜鉛、銅、ニッケル、マンガン、クロム、特にアルミニウムに対する耐性を示す[18][19][20]。またガルディエリア属では、細胞に金、パラジウムなどが沈着することが報告されている[21]。
多くは内生胞子を形成して無性生殖を行うが、シアニディオシゾンは二分裂によって増殖する[4][5][22](図2)。有性生殖は未知。
いくつかの種でゲノム塩基配列が報告されており、特にシアニディオシゾン(図2)は初めてゲノムが解読された真核藻類である[23][24][25][26][27][28]。またシアニディオシゾンでは同調培養や遺伝子導入系等が確立されているため、モデル生物としてさまざまな分野で用いられている[29][30][31][32][33]。
生態
編集多くは酸性 (pH0.05–5)、高温 (35–57°C) の温泉に生育する温泉藻であり、またその周囲の岩の表面、噴霧孔付近にも生育する[4][5][34][35](図3)。塩分濃度10%でも生育可能な種もいる(海水はふつう3.4%)。また岩の内部に生育し(岩石内生 endolithic)、弱光・乾燥耐性が高いものもいる[5][34][36][37]。さらに環境DNA研究からは、常温・中性の土壌や洞窟などにもイデユコゴメ類が生育することが示されている[5][38][39]。
系統と分類
編集特異な生育環境や光合成色素組成、単純な細胞構造のため、その分類学的位置については藍藻、緑藻、クリプト藻、灰色藻、紅藻などさまざまなグループに分類する意見があった[8][40][41][42][43][44][45][46]。進化的位置についても、藍藻から真核藻類への進化過程にある生物とする考えや、藍藻を細胞内共生させた生物とする考えなどがあった[5][8][47][48]。その後、紅藻(紅色植物)との類縁性が多く指摘されるようになり[49]、分子系統解析からも、この藻群が紅藻に属することが支持されるようになった[50][51]。
その特異性から、比較的古くから独立の綱とすることが提唱されていた[52]。おそらく現生紅藻の中で最も初期に分かれたグループであり、イデユコゴメ門 (Cyanidiophyta)[50]またはイデユコゴメ亜門 (Cyanidophytina)[51]として、他の紅藻と分けられている(2019年現在、後者が一般的[53][54])。
| |||||||||||||||||||||
4. イデユコゴメ藻綱の系統仮説[28][55][56][注 3] |
2020年現在、9種ほどが知られ、ふつう1目2科(または3科)4属に分類される[52][53][57][28](下表1, 2, 図4)。ただし綱内の分類については、過渡的な状況にある。環境DNAの調査から、この藻群の中には未だ明らかではない大きな多様性が存在することが示されている[55][56][58]。
イデユコゴメ藻綱に属する4属の比較(下表1)、および2020年現在の一般的な種までの分類体系(下表2)を下に示す。
形質 | ガルディエリア属 Galdieria* |
イデユコゴメ属 Cyanidium* |
シアニディオコックス属 Cyanidiococcus |
シアニディオシゾン属 Cyanidioschyzon |
---|---|---|---|---|
細胞の形態 | 球形 | 球形 | 亜球形 | 棍棒状 |
大きさ (µm) | 3–16 | 2–5 | 1.8–3.8 | 1.5–3.5 |
無性生殖 | 内生胞子 (4–32個) | 内生胞子(4個) | 内生胞子(2–4個) | 二分裂 |
明瞭な細胞壁 | あり | あり | あり | なし |
大きな液胞 | あり | なし | なし | なし |
核DNA量 (×104 phons) | 378 | 193 | – | 194 |
葉緑体の切れ込み | あり | なし | なし | なし |
色素体核様体の形と位置 | 輪状、偏在 | 棒状、中央 | – | 粒状、中央 |
色素体DNA量 (×104 phons) | 231 | 72.8 | – | 8.3 |
貯蔵多糖 | グリコーゲン | グリコーゲン | グリコーゲン | アミロペクチン |
リノレン酸 | あり | なし | – | なし |
硝酸塩利用能 | なし | あり | – | あり |
塩耐性 (%) | 10 | 3–4 | – | 3 |
至適 pH | 2.0 | 1.5 | – | 1.5 |
従属栄養能 | あり | なし | – | なし |
* Galdieria は G. sulphuraria の、Cyanidium は C. caldarium の特徴. |
表2. イデユコゴメ綱の種までの分類体系の一例[28][52][53][57] (2021年現在)
|
脚注
編集注釈
編集- ^ この写真はウィキメディア・コモンズ[1]ではイデユコゴメ属の一種 (Cyanidium sp.) とされているが、同一の図がAlgaeBase中[2]ではG. sulphurariaとされている。形態的には後者が妥当である。
- ^ ウィキメディア・コモンズ[1]での写真説明には blue-green algae (ふつう藍藻を意味する) とあるが、同時に Cyanidium との記述がある。
- ^ a b イデユコゴメ属のみをイデユコゴメ科とし、シアニディオコックス属とシアニディオシゾン属をシアニディオシゾン科として分けることもある[28]。
- ^ Galdieria maximaと誤同定されていた株を含む[28]。
出典
編集- ^ a b https://commons.wikimedia.org/wiki/メインページ?uselang=ja
- ^ https://www.algaebase.org/search/species/detail/?species_id=36734
- ^ 長島 秀行 (1995). “群馬県草津温泉の微細藻類”. 温泉科学 45: 26-30. NAID 10026943778.
- ^ a b c d e Seckbach, J. (1999). “The Cyanidiophyceae: Hot spring acidophilic algae”. In J. Seckbach. Enigmatic Microorganisms and Life in Extreme Environments. Kluwer Academic Publishers. pp. 425-435. ISBN 978-1-4020-1863-3
- ^ a b c d e f g h i j k l m Seckbach, J. (2010). “Overview on cyanidian biology”. In Seckbach, J. & Chapman, D.J.. Red Algae in the Genomic Age. Springer, Netherlands. pp. 345-356. ISBN 978-90-481-3794-7
- ^ Bailey, R. W. & Staehelin, L. A. (1968). “The chemical composition of isolated cell walls of Cyanidium caldarium”. Microbiology 54: 269-276.
- ^ Kuroiwa, T., Kawazu, T., Takahashi, H., Suzuki, K., Ohta, N. & Kuroiwa, H. (1994). “Comparison of ultrastructures between the ultra-small eukaryote Cyanidioschyzon merolae and Cyanidium caldarium”. Cytologia 59: 149-158. doi:10.1508/cytologia.59.149.
- ^ a b c Allen, M. B. (1959). “Studies with Cyanidium caldarium, an anomalously pigmented chlorophyte”. Archiv für Mikrobiologie 32: 270-277.
- ^ Stec, B., Troxler, R. F. & Teeter, M. M. (1999). “Crystal structure of C-phycocyanin from Cyanidium caldarium provides a new perspective on phycobilisome assembly”. Biophysical Journal 76: 2912-2921. doi:10.1016/S0006-3495(99)77446-1.
- ^ Takaichi, S., Yokoyama, A., Mochimaru, M., Uchida, H. & Murakami, A. (2016). “Carotenogenesis diversification in phylogenetic lineages of Rhodophyta”. J. Phycol. 52: 329–338. doi:10.1111/jpy.12411.
- ^ Hirabaru, C., Izumo, A., Fujiwara, S., Tadokoro, Y., Shimonaga, T. & al. (2010). “The primitive rhodophyte Cyanidioschyzon merolae contains a semiamylopectin-type, but not an amylose-type, α-glucan”. Plant Cell Physiol. 51: 682-693. doi:10.1093/pcp/pcq046.
- ^ Shimonaga, T., Fujiwara, S., Kaneko, M., Izumo, A., Nihei, S., Francisco Jr, P. B., ... & Tsuzuki, M. (2007). “Variation in storage α-polyglucans of red algae: amylose and semi-amylopectin types in Porphyridium and glycogen type in Cyanidium”. Marine Biotechnology 9: 192-202. doi:10.1007/s10126-006-6104-7.
- ^ Pade, N., Linka, N., Ruth, W., Weber, A. P. & Hagemann, M. (2015). “Floridoside and isofloridoside are synthesized by trehalose 6‐phosphate synthase‐like enzymes in the red alga Galdieria sulphuraria”. New Phytologist 205: 1227-1238. doi:10.1111/nph.13108.
- ^ Reeb, V. & Bhattacharya, D. (2010). “The thermo-acidophilic Cyanidiophyceae (Cyanidiales)”. In Seckbach, J. & Chapman, D.J.. Red Algae in the Genomic Age. Springer Netherlands. pp. 409-426. ISBN 978-90-481-3794-7
- ^ Gross, W. & Schnarrenberger, C. (1995). “Heterotrophic growth of two strains of the acido-thermophilic red alga Galdieria sulphuraria”. Plant Cell Physiol. 36: 633-638. doi:10.1093/oxfordjournals.pcp.a078803.
- ^ Oesterhelt, C. & Gross, W. (2002). “Different sugar kinases are involved in the sugar sensing of Galdieria sulphuraria”. Plant Physiol. 128: 291-299. doi:10.1104/pp.010553.
- ^ Seckbach, J. & Libby, W. F. (1970). “Vegetative life on Venus? Or investigations with algae which grow under pure CO2 in hot acid media at elevated pressures”. Space Life Sciences 2: 121-143. doi:10.1017/S0074180900102645.
- ^ 兼崎 友 (2017). “単細胞紅藻シアニジウム類の多様性と重金属耐性”. 植物科学最前線 8: 135-140.
- ^ Nagasaka, S., Nishizawa, N.K., Negishi, T., Satake, K., Mori, S. & Yoshimura, E. (2002). “Novel iron-storage particles may play a role in aluminum tolerance of Cyanidium caldarium”. Planta 215: 399–404. doi:10.1007/s00425-002-0764-y.
- ^ Yoshimura, E., Nagasaka, S., Sato, Y., Satake, K. & Mori, S. (1999). “Extraordinary high aluminium tolerance of the acidophilic thermophilic alga, Cyanidium caldarium”. Soil. Sci. Plant Nutr. 45: 721–724. doi:10.1080/00380768.1999.10415835.
- ^ Ju, X., Igarashi, K., Miyashita, S. I., Mitsuhashi, H., Inagaki, K., Fujii, S. I., ... & Minoda, A. (2016). “Effective and selective recovery of gold and palladium ions from metal wastewater using a sulfothermophilic red alga, Galdieria sulphuraria”. Bioresource Technology 211: 759-764. doi:10.1016/j.biortech.2016.01.061.
- ^ 長島秀行 (1993). 堀 輝三 (編). ed. 藻類の生活史集成. 褐藻・紅藻類. 内田老鶴圃. pp. 184–189. ISBN 978-4753640584
- ^ Ohta, N., Sato, N. & Kuroiwa T. (1998). “Structure and organization of the mitochondrial genome of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae deduced from the complete nucleotide sequence”. Nucleic Acids Res. 26: 5190–5198. doi:10.1093/nar/26.22.5190.
- ^ Ohta, N., Matsuzaki, M., Misumi, O., Miyagishima, SY., Nozaki, H., Tanaka, K., Shin-I, T., Kohara, Y. & Kuroiwa, T. (2003). “Complete sequence and analysis of the plastid genome of the unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae”. DNA Res. 10: 67–77. doi:10.1093/dnares/10.2.67.
- ^ Matsuzaki, M., Misumi, O., Shin-I, T., Maruyama, S., Takahara, M., Miyagishima, SY., Mori, T., Nishida, K., Yagisawa, F., Nishida, K., Yoshida, Y., Nishimura, Y., Nakao, S., Kobayashi, T., Momoyama, Y., Higashiyama, T., Minoda, A., Sano, M., Nomoto, H., Oishi, K., Hayashi, H., Ohta, F., Nishizaka, S., Haga, S., Miura, S., Morishita, T., Kabeya, Y., Terasawa, K., Suzuki, Y., Ishii, Y., Asakawa, S., Takano, H., Ohta, N., Kuroiwa, H., Tanaka, K., Shimizu, N., Sugano, S., Sato, N., Nozaki, H., Ogasawara, N., Kohara, Y. & Kuroiwa, T. (2004). “Genome sequence of the ultrasmall unicellular red alga Cyanidioschyzon merolae 10D.”. Nature 428: 653-657. doi:10.1038/nature02398.
- ^ Barbier, G., Oesterhelt, C., Larson, M.D., Halgren, R.G., Wilkerson, C., Garavito, R.M., Benning, C. & Weber, A.P. (2005). “Comparative genomics of two closely related unicellular thermo-acidophilic red algae, Galdieria sulphuraria and Cyanidioschyzon merolae, reveals the molecular basis of the metabolic flexibility of Galdieria sulphuraria and significant differences in carbohydrate metabolism of both algae.”. Plant Physiology 137: 460-474. doi:10.1104/pp.104.051169.
- ^ Schönknecht, G., Chen, W.H., Ternes, C.M., Barbier, G.G., Shrestha, R.P., Stanke, M., Bräutigam, A., Baker, B.J., Banfield, J.F., Garavito, R.M., Carr, K., Wilkerson, C., Rensing, S.A., Gagneul, D., Dickenson, N.E., Oesterhelt, C., Lercher, M.J., & Weber, A.P. (2013). “Gene transfer from bacteria and archaea facilitated evolution of an extremophilic eukaryote”. Science 339: 1207–1210. doi:10.1126/science.1231707.
- ^ a b c d e f g Liu, S. L., Chiang, Y. R., Yoon, H. S. & Fu, H. Y. (2020). “Comparative genome analysis reveals Cyanidiococcus gen. nov., a new extremophilic red algal genus sister to Cyanidioschyzon (Cyanidioschyzonaceae, Rhodophyta)”. Journal of Phycology 56 (6): 1428-1442. doi:10.1111/jpy.13056.
- ^ 田中 寛 (2010). “シゾン研究の意義: 今, なぜシゾンか”. 生物工学会誌 88: 481-484.
- ^ 加藤 翔一 & 松永 幸大 (2012). “ミニマム真核生物シゾンの魅力と応用展開”. 生物工学会誌 90: 524-525.
- ^ 田中 寛 & 今村 壮輔 (2012). “単細胞紅藻 Cyanidioschyzon merolae における窒素同化系とその制御”. 光合成研究 22: 167-173.
- ^ 華岡 光正 (2017). “単細胞紅藻シゾンにおける光応答戦略 −葉緑体自律的な転写制御−”. 植物科学最前線 4: 13-20.
- ^ 黒岩 常祥 (2017). “シゾンとメダカモから探る真核生物の増殖の基本原理”. Plant Morphology 29: 63-71. doi:10.5685/plmorphol.29.63.
- ^ a b Reeb, V. & Bhattacharya, D. (2010). “The thermo-acidophilic Cyanidiophyceae (Cyanidiales)”. In Seckbach, J. & Chapman, D.J.. Red Algae in the Genomic Age. Springer Netherlands. pp. 409-426. ISBN 978-90-481-3794-7
- ^ Toplin, J.A., Norris, T.B., Lehr, C.R., McDermott, T.R. & Castenholz, R.W. (2008). “Biogeographic and phylogenetic diversity of thermoacidophilic cyanidiales in Yellowstone National Park, Japan, and New Zealand”. Appl. Environ. Microbiol. 74: 2822–2833. doi:10.1128/AEM.02741-07.
- ^ Gross, W., Küver, J., Tishchendorf, G., Bouchaala, N. and Büsch, W. (1998). “Cryptoendolithic growth of the red alga Galdieria sulphuraria in volcanic areas”. Eur. J. Phycol. 33: 25–31. doi:10.1080/09670269810001736503.
- ^ Yoon, H.S., Ciniglia, C., Wu, M., Comeron, J.M., Pinto, G., Pollio, A. & Bhattacharya, D. (2006). “Establishment of endolithic populations of extremophilic Cyanidiales (Rhodophyta)”. BMC Evol. Biol. 6: 78. doi:10.1186/1471-2148-6-78.
- ^ Hoffmann, L. (1994). “Cyanidium-like algae from caves”. Evolutionary Pathways and Enigmatic Algae: Cyanidium caldarium (Rhodophyta) and Related Cells. Springer, Dordrecht. pp. 175-182. ISBN 0792326350
- ^ Iovinella, M., Eren, A., Pinto, G., Pollio, A., Davis, S. J., Cennamo, P. & Ciniglia, C. (2018). “Cryptic dispersal of Cyanidiophytina (Rhodophyta) in non-acidic environments from Turkey”. Extremophiles 22: 713-723. doi:10.1007/s00792-018-1031-x.
- ^ Geitler, L. & Ruttner, F. (1936). “Die Cyanophyceen der deutschen limnologischen Sunda-Expedition, ihre Morphologie, Systematik und Ökologie”. Archiv für Hydrobiologie, Tropische Binnengewässer 14: 308-369, 371-483.
- ^ Hirose, H. (1950). “Studies on a thermal alga, Cyanidium caldarium”. Bot. Mag. 63: 107-111.
- ^ Allen, M. B. (1952). “The cultivation of Myxophyceae”. Archives of Microbiology 17: 34-53.
- ^ Bourrelly, P. (1970). Les Algues d'Eau Douce. Ill. Les Algues Bleues, et Rouges. N. Boub6e & Cie, Paris. pp. 256
- ^ Brock, T. D. (1978) Thermophilic Microorganisms and Life at High Temperatures. Springer, New York, Heidelberg, Berlin, 465 pp.
- ^ Fredrick, J. F. (1976). “Cyanidium caldarium as a bridge alga between Cyanophyceae and Rhodophyceae: Evidence from immunodiffusion studies”. Plant and Cell Physiology 17: 317-322. doi:10.1093/oxfordjournals.pcp.a075284.
- ^ Silva, P. C. (1962). “Taxonomy”. In Lewin, R. A.. Physiology and Biochemistry of Algae. Academic Press, New York. pp. 827-837
- ^ Kremer, B. P. (1982). “Cyanidium caldarium: a discussion of biochemical features and taxonomic problems”. British Phycological Journal 17: 51-61. doi:10.1080/00071618200650071.
- ^ Seckbach, J. (1995). “The first eukaryotic cells — acid hot-spring algae”. Journal of Biological Physics 20: 335-345. doi:10.1007/BF00700452.
- ^ Nagashima, H. (1981). “Morphological properties of Cyanidium caldarium and related algae in Japan”. Jap. J. Phycol. 29: 237-242.
- ^ a b Saunders, G.W. & Hommersand, M.H. (2004). “Assessing red algal supraordinal diversity and taxonomy in the context of contemporary systematic data”. Am. J. Bot. 91: 1494-1507. doi:10.3732/ajb.91.10.1494.
- ^ a b Yoon, H.S., Muller, K.M., Sheath, R.G., Ott, F.D. & Bhattacharya, D. (2006). “Defining the major lineages of red algae (Rhodophyta)”. J. Phycol. 42: 482-492. doi:10.1111/j.1529-8817.2006.00210.x.
- ^ a b c Merola, A., Castaldo, R., Luca, P.D., Gambardella, R., Musacchio, A. & al. (1981). “Revision of Cyanidium caldarium. Three species of acidophilic algae.”. Giornale Botanico Italiano 115: 189-195. doi:10.1080/11263508109428026.
- ^ a b c Guiry, M.D. & Guiry, G.M. (2019) AlgaeBase. World-wide electronic publication, Nat. Univ. Ireland, Galway. http://www.algaebase.org; searched on 16 Septmber 2019.
- ^ Kamiya, M., Lindstrom, S. C., Nakayama, T., Yokoyama, A., Lin, S. M., Guiry, M. D., ... & Cho, T. O. (2017). Syllabus of plant families ‐ A. Engler's Syllabus der Pflanzenfamilien Part 2/2: Photoautotrophic eukaryotic algae ‐ Rhodophyta. Borntraeger Science Publishers, Berlin. pp. 171. ISBN 978-3-443-01094-2
- ^ a b Ciniglia, C., Yoon, H. S., Pollio, A., Pinto, G. & Bhattacharya, D. (2004). “Hidden biodiversity of the extremophilic Cyanidiales red algae”. Molecular Ecology 13: 1827-1838. doi:10.1111/j.1365-294X.2004.02180.x.
- ^ a b Hsieh, C.J., Zhan, S.H., Lin, Y., Tang, S.L. & Liu, S.L. (2015). “Analysis of rbcL sequences reveals the global biodiversity, community structure, and biogeographical pattern of thermoacidophilic red algae (Cyanidiales)”. J. Phycol. 51: 682-694. doi:10.1111/jpy.12310.
- ^ a b c Ciniglia, C., Cennamo, P., De Natale, A., De Stefano, M., Sirakov, M., Iovinella, M., ... & Pollio, A. (2019). “Cyanidium chilense (Cyanidiophyceae, Rhodophyta) from tuff rocks of the archeological site of Cuma, Italy”. Phycological Research. doi:10.1111/pre.12383.
- ^ Skorupa, D.J., Reeb, V., Castenholz, R.W., Bhattacharya, D., & McDermott, T.R. (2013). “Cyanidiales diversity in Yellowstone National Park”. Lett. Applied Microbiology 57: 459–466. doi:10.1111/lam.12135.
- ^ a b Wynne, M. J. & Schneider, C. W. (2010). “Addendum to the synoptic review of red algal genera”. Botanica Marina 53: 291-299. doi:10.1515/BOT.2010.039.
関連項目
編集外部リンク
編集- Class: Cyanidiophyceae. AlgaeBase. (英語)