一斉産卵をするミドリイシ属サンゴでは、異なる2種の間に雑種ができる種間交雑が起こることがカリブ海で知られています。しかしインド・太平洋ではこれらが起こっていない、もしくは生息数が少ない辺境地域でのみ起こると考えられてきました。今回、サンゴの生息数が激減した沖縄で中間形態を持つ群体を発見したことから、野外で交雑が起こっているのではないかと考えました。形態が大きく異なる2種、トゲスギミドリイシとサボテンミドリイシを用いて、交雑による初期生活史への影響を明らかにすることを目的としました。以上2種と、野外で確認されたこれら2種の中間形態をもつ群体（以下、“中間”）について、受精率と幼生の生残率を算出しました。また、発生の経過と定着も観察しました。受精率は、種内交配は高く（80%以上）、種間交配は卵と精子の組み合わせによってばらつきがみられました（0.1- 63.5%）。一方、幼生の生残率は、種内・種間共にサボテンミドリイシの卵を含む組み合わせで有意に高いという結果でした。但し、中間を含む組み合わせは、有意に低い値を示しました。また、種内交配と種間交配では発生の経過に違いがみられましたが、24時間後には発生段階がそろい、定着もみられました。以上から、交雑は少なくとも初期生活史には負の影響は与えておらず、雑種体が生き残る可能性は種内交配由来のものと同等であるといえます。また中間と対象2種との種間交配は戻し交配の可能性があります。今後、遺伝的解析と飼育雑種体が卵・精子を生産できるかの確認を行ない、交雑について検証していく予定です。

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サンゴ礁は沿岸域に存在するため、地球温暖化だけでなく、化学物質の汚染による影響が深刻になっています。現在でもDCMU（光合成阻害剤）やTBT（トリブチルズスズ）が沖縄沿岸域で検出されますが、サンゴにどのような影響があるかほとんどわかっていません。本研究では、サンゴを高温下で白化させ、またはDCMUとTBTという化学物質に暴露してサンゴのストレス応答性の遺伝子を同定することを試みました。サンゴでは、ストレス応答性のタンパク質として広く知られる熱ショックタンパク質（heat shock protein）や水とグリセロールの輸送体であるアクアグリセロポリン（aquaglyceropolyn）等が同定されています。サンゴに共生している褐虫藻では、熱ショックタンパク質と関連性のあるタンパク質（DnaJ-like proteins）や集光性タンパク質等がストレス応答性を示しました。それぞれのストレス処理でサンゴに共生する褐虫藻が減少しましたが、ストレス応答性の遺伝子の多くは各処理群で異なる発現パターンを示しました。しかし、サンゴで同定された酸化ストレス応答性タンパク質（oxidative stress responsive protein；機能未知）だけは全てのストレス処理で発現が上昇していました。組織の酸化はサンゴの普遍的なストレス反応として考えられ、共生する褐虫藻の減少にも繋がる反応であるということが示唆されました。

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サンゴの大規模白化現象が起きた際、特定の種類の褐虫藻が共生したサンゴは白化しにくかったということが時々話題にあがります。しかし、なぜサンゴの白化耐性が変化するのか、詳細はほとんど分かっていません。この論文ではサンゴに異なるタイプ（クレード）の褐虫藻を共生させ、ストレス応答性を比較した結果をのせています。ストレスに強いといわれるクレードDの褐虫藻とクレードAの褐虫藻をサンゴに共生させ、サンゴが白化する高温下で飼育しました。これらのサンゴを蛍光顕微鏡で観察したところ、クレードDが共生したサンゴは蛍光色素が増えている様子が確認されました。また、サンゴの蛍光タンパク質の遺伝子発現量を調べたところ、クレードAが共生したサンゴと異なり、クレードDが共生したサンゴでは発現量が上昇することが示されました。これらの結果から、サンゴに共生する褐虫藻が異なれば、サンゴの蛍光色素量が異なり、ストレス応答性も変化するという事が考えられました。蛍光色素自体が抗酸化作用をもつことがわかっているため、蛍光色素量はサンゴの健康指標になるという可能性についても考察しています。

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近年、褐虫藻がサンゴ細胞内から抜け出てサンゴが白くなる『白化現象』が問題になっており、サンゴと褐虫藻の細胞内共生関係について注目されつつあります。しかし、造礁性サンゴはその飼育の難しさから、細胞内共生に関わる遺伝子の単離が難しいという状況にありました。本研究では、単離培養した褐虫藻を共生させたサンゴと褐虫藻が共生していないサンゴを作成し、細胞内共生に関与する遺伝子を単離することを試みました。
褐虫藻とサンゴの共生に関わる分子として、細胞間の物質輸送に関わるタンパク質、脂質代謝に関わる酵素等が同定されました。この結果から、褐虫藻が共生することでサンゴ組織内の物質輸送や脂質代謝が促進され、サンゴの代謝が変化していることが遺伝子レベルで明らかになりました。その他にも、細胞内のシグナル伝達に関わるタンパク質が複数同定されています。これらの結果は褐虫藻をサンゴの細胞内に維持させるために、サンゴ細胞の性質が大きく変化していることを示しています。

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図. 遺伝子発現解析に用いたサンゴ。A; 褐虫藻が共生していないサンゴ。B；クレードA3の褐虫藻が共生したサンゴ。C；クレードA1の褐虫藻が共生したサンゴ。これらのサンゴで発現している遺伝子を抽出し、褐虫藻の共生に関わる遺伝子の同定を行った。

サンゴ礁生態系は人為的および自然的な環境負荷による劣化衰退が懸念されており、サンゴ礁の現状を把握することは生態系の保全と持続可能な利用を考える上で極めて重要です。本研究では石垣島東海岸の裾礁型サンゴ礁海域を対象に2007年の大規模白化によるサンゴ分布の変化と水温の時空間変動特性の関係からサンゴの高水温に対する耐性を解析しました。サンゴの白化度（白化および部分白化）の分布は白化前後の高解像度衛星画像（QuickBirdマルチスペクトル画像（MSS）およびパンクロマティック画像（PAN））を用いることで抽出しました。また水温の時空間変動は2次元熱輸送モデルを用いた数値シミュレーションから計算し、サンゴ被度に対する熱ストレス指標として日平均水温、日最高水温、および日内積算水温を求めました。これらの指標とサンゴの白化度との相関は日内積算水温で最も高く（r2=0.81 MSS、r2=0.85 PAN + MSS）、次いで日平均水温（0.63 MSS、0.71 PAN + MSS）、日最高水温（0.61 MSS、0.68 PAN + MSS）の順で高くなりました。このことからこれら3つの熱ストレス指標のうち、サンゴ白化は日内積算水温に最も依存していると考えられます。またサンゴ白化に対するサンゴパッチサイズの空間的な依存性をMoran's I 指数およびラグランジュ乗数法を用いて分析した結果、パッチサイズが大きいサンゴほど白化しにくいことが示されました。

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熱帯・亜熱帯の海は生物生産に不可欠な栄養塩が少なく、栄養塩の観測に困難が伴います。造礁サンゴの骨格には生息環境が記録されており、これまで過去の水温や塩分などが復元されてきました。本研究ではサンゴ骨格に微量に含まれる有機物の窒素同位体比（15Nと14N の存在比）から、栄養塩が少ない中でサンゴをはじめとするサンゴ礁の生物が取り入れる栄養塩がどこから来ているのかを明らかにしようと試みました。石垣島白保サンゴ礁・轟川河口において、サンゴの主な窒素起源物質と考えられている海水中の硝酸とサンゴ骨格の窒素同位体比の分布を比較した結果、両者の分布が一致しました（参考図）。白保サンゴ礁に供給される栄養塩には沿岸の農地などから流入する陸域起源ものと、サンゴ礁の外から流入する外洋起源のものがあり、陸域起源の方が高い窒素同位体比を示しました。近年、人為起源の陸域からの栄養塩負荷によるサンゴ礁の衰退が懸念されていますが、今回の結果は、サンゴ骨格の化学分析から、陸域からの栄養塩負荷の変化が読み取れる可能性を示します。本研究の成果により、栄養塩の観測記録が少ない海域や過去の情報が得られることが期待されます。

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Shinzato C, Shoguchi E, Kawashima T, Hamada M, Hisata K, Tanaka M, Fujie M, Fujiwara M, Koyanagi R, Ikuta T, Fujiyama A, Miller DJ, Satoh N (2011)

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図. 白保サンゴ礁北部、水浜付近の海草藻場の変遷（1972〜2004年）
この付近にはかつてゴルフ場があり、その背後の農地からは排水路を通じて多量の赤土がサンゴ礁浅海域に流入していた。土地改良事業の進行とともにしだいに海草藻場の面積が増えていったことがわかる。

サンゴは高水温等のストレスを受けると、体内で活性酸素を生成します。中でも酸化力の最も強いOHラジカルが注目されていますが、測定が難しく、これまで報告がほとんどありませんでした。本研究では、サンゴ組織でOHラジカルがどの程度生成するか、OHラジカルの生成にＵＶ線がどの程度関係しているかを調べました。暗所では、OHラジカルの生成は見られませんでしたが、光を照射することにより、サンゴ、褐虫藻の組織抽出液中で、OHラジカルの生成が確認されました。これにより、ストレスで生成するOHラジカルに加えて、光化学的に生成するOHラジカルの存在が明らかになりました。また、UV線をカットし同様の光照射を行ったところ、約４割のOHラジカル生成が抑制されました。この結果は、ＵＶ線がOHラジカルの生成に強く関わっていることを示唆しています。今後は、抗酸化能力など、サンゴがどの程度のOHラジカルにまで耐性を持つか調べる必要があります。

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