食用紅藻Pyropia yezoensisの生育と窒素トランスポーター遺伝子の発現を抑制することで、低温での変色が引き起こされることを明らかにした

Low temperature causes discoloration by repressing growth and nitrogen transporter gene expression in the edible red alga Pyropia yezoensis.

• Megumu Takahashi
• Puja Kumari
• Chengze Li
• Koji Mikami

抄録

海水中の窒素源の利用可能性の低下は、食用赤色海藻Pyropia yezoensisの変色を引き起こし、アンモニウム、硝酸塩、尿素輸送体をコードする遺伝子の発現を誘導する。本研究では、経済的に重要な海藻であるPyropia yezoensisが低温でも変色することを明らかにした。本研究では、低温誘導性変色の制御機構を明らかにした。P. yezoensisのイモ類を0, 5, 10℃で培養したところ、イモ類は生育遅延と変色を示し、フィコエリトリン含量も減少した。窒素源による施肥では、0℃での変色は回復しなかったが、窒素の吸収不良が低温変色の原因であることが示唆された。また、低温下では多くの窒素トランスポーター遺伝子の発現量が低下した。このことから、低温下でのアンモニウム、硝酸塩、尿素トランスポーター遺伝子の発現抑制が、P. yezoensisの窒素源の吸収低下を促進し、変色を引き起こすことが示唆された。この過程は、通常の培養温度での窒素欠乏条件下でのP. yezoensisの変色の原因となるよく知られたメカニズムとは異なります。

The reduced availability of nitrogen sources in seawater leads to discoloration of the edible red seaweed Pyropia yezoensis and induces the expression of genes encoding ammonium, nitrate and urea transporters. In the present study, we demonstrate that low temperatures can also cause discoloration of this economically important seaweed. Thus, we addressed regulatory mechanisms of cold-inducible discoloration. When P. yezoensis thalli were incubated at 0, 5 and 10°C, the thalli exhibited retarded growth and discoloration, along with reduced phycoerythrin contents. Fertilization with nitrogen sources did not recover this discoloration at 0°C, suggesting that defects in nitrogen absorption cause low temperature-induced discoloration. The expression levels of many nitrogen transporter genes were reduced at low temperature. We propose that low temperature-mediated repression of ammonium, nitrate and urea transporter gene expression promotes the reduced absorption of nitrogen sources in P. yezoensis, thereby leading to discoloration. This process is different from the well-known mechanism underlying discoloration in P. yezoensis under nitrogen-deficient conditions at normal culture temperature.

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