大阪大学大学院情報科学研究科の清水浩教授・戸谷吉博准教授と神戸大学大学院理学研究科の秋本誠志准教授の研究グループは、微細藻類シアノバクテリアの超強光ストレス耐性株を指向性進化実験によって獲得し、この細胞が強光ストレス環境下で生育するための鍵因子を世界で初めて明らかにしました。

シアノバクテリアは、光合成によって光を利用してエネルギーを作り出し、大気中の二酸化炭素から燃料やポリマー素材など様々な有用物質を作り出すことができる魅力的な微生物です。しかし、真夏の太陽光のような強すぎる光は細胞にダメージを与え、細胞が生育できなくなるという課題がありました。

本研究では、指向性進化の手法を利用することで、徐々に光を強くしながら長期間に渡って細胞を植え継ぐことで、超強光ストレス下でも生育可能な進化株を取得しました（図1）。

この進化株は、超強光下でも生育できるだけでなく、弱光環境でも野生株と変わらない生育を示しており、従来とは異なる仕組みによる強光耐性能力を獲得したと考えられました。

そこで、この進化株についてゲノム変異解析や転写解析、光化学系の解析を行うことで、超強光条件下で生育できる理由を明らかにし、強光ストレス下で生育するための鍵となる因子（２つの遺伝子の変異）を世界で初めて明らかにしました。

これにより、シアノバクテリアの有用物質生産菌に同定した遺伝子変異を導入することで、超強光下における有用物質生産の高効率化への応用が期待されます。

本研究成果は、米国科学誌「Communications Biology誌」に、3月16日（火）19時（日本時間）に公開されました。

本研究成果により、シアノバクテリアの有用物質生産菌に同定した遺伝子変異を導入することで、超強光下における有用物質生産の高効率化への応用が期待されます。

本研究成果は、2021年3月16日（火）19時（日本時間）に米国科学誌「Communications Biology」（オンライン）に掲載されました。

タイトル：“Mutations in hik26 and slr1916 lead to high-light stress tolerance in Synechocystis sp. PCC6803”
著者名：Katsunori Yoshikawa, Kenichi Ogawa, Yoshihiro Toya, Seiji Akimoto, Fumio Matsuda and Hiroshi Shimizu

なお、本研究は、文部科学省 科学研究費補助金 新学術領域研究（新光合成）と挑戦的萌芽研究の助成を受けたものです。