博 士 （ 理 学 ） 田 村 舞 子
学位論文題名
A systematic study of benthic marine dinoflagellates （ 海 産 底 生 性 渦 鞭 毛 藻 類の 系統 分類 学的 研究 ）
学 位論文内容の要旨
渦鞭毛藻類は世界中の様々な環境の水圏に分布する単細胞の微細藻である。本研究 で扱っている海産底生性渦鞭毛藻は砂地、海藻表面、夕イドプールなどに生息してお り、海浜および沿岸環境の生態系において重要な位置を占めている。これらには砂粒 の間隙に生活する種類、基質に着生する種類、遊泳細胞と不動細胞のステージを昼夜 で繰り返す種類などが含まれ、近年の研究の進展によって底生性種独特の形態および 生態が明らかになってきた。しかし、その多様性や進化についての知見は少ないのが 現状である。よってこの問題を解決するため、本研究では主に国内外の亜熱帯から温 帯域で採取した材料から単藻培養株を確立し、それらの光学顕微鏡、走査型および透 過型電 子顕微鏡 を用いた 観察、さらに SSU rDNA 配列を用いた分子系統解析を行っ た。渦鞭毛藻は細胞表面を鎧板と呼ばれるセルロースの殻に覆われた有殻の種類と鎧 版を持たない無殻の種類に分けられる。本研究では、第1 章で無殻、第 2 章で有殻、
第3 章で付着性の底生性渦鞭毛藻を扱っている。
第 1 章で は 5 属（ PerSonad む Hum ， G りね n 〇 d ． mjWH ， S 」 p 加釘をr 〇dmjU ロ】，
Amp ん fdfnjum ， 7 、 es 細 dCdmmm ） 19 種（含 9 新種）の無殻渦鞭毛藻を記載した。こ のうち Amp カ耐 fnjum 属の 2 種とGj ′ rod 加 fum 属の1 種について、形態的特徴と分子 系統解析の結果に基づき、それぞれ7 、esfud （坩mjum 属とPE 恥 〇nad むHum 属を新たに 設立し た。遊泳 性の分類 群であるの′ mn 〇 d 加jUm 属は細胞頂端に馬蹄形の apical groove と呼ばれる構造を持つことで定義される。Ka めd 加 jUmd 〇r ．saf 沁 u た蜘はこの 特徴を持ち、分子系統解析の結果からも本種を鋤 nn 〇 d 加 jum 属に移動するべきとの 結論を得，新組み合わせの′ mn 〇〔nnjumd 〇 rsa ぬ此um を提唱した。また、表面に多 数 の 棘 が 分 布 す る へ ル メ ッ ト 型 の 殻 に 覆 わ れ ， 着 生 性 の 不 動 細 胞 を 持 つ Sp ． m 依汀．〇dmjumg ．a ぬ f めmle の遊走細胞はの′ mndmjum 属の特徴を持ち，また 分子系統解析でも本種がの′ mnod 加ju ．m 属のクレードに入ることが示された。この結 果から、S ，pm 伍貧．〇d 加jum 属の不動細胞の特殊な形態と付着性という性質は遊泳性の の′ mn 硼 njum 属の一系 統から進化したものと考えられた。本種の分類学的な位置
（ 属） に つ いて は ， S ．劇 ef め mle の 特殊 な 栄 養細 胞 形態 と 生 活環を 考慮し、
の ′ mnodmj 蜘 属に移す のではな く，R 廁 m 伽口 njum 属の維持 が妥当で あると判 断 した。底生性渦鞭毛藻のなかで最大かつ最重要な属がAm ．p カfdfnjum 属である。本研 究においても本属の種の出現数は最も多かった。既知種に加え，細胞形態，細胞分裂 様式および分子系統解析の結果に基づいて7 種を新種として記載した。分子系統解析 では、 Amassan ロノあ r 絶rae 種複合体の中に 3 グループが認識されたが，それらに相 当する種の原記載の記述が明確でないことから，種の同定にはいたらなかった。また，
本研究 では， 4mp あ 耐fnjum 属が多 系統であ るという SSUrDNA を用いた先の研究を 支持する結果も得た。この結果に基づき；真の Amp あ fdmjum 属には属さないクレー
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ド の ー つ に 対 し ， 新 属T、esfud〇dmjumの 設 立 を 提 唱 し た 。 本 研 究 に お け る 4mpわfdmlum属 に 関 す る 興 味 深 い 発 見 は ， い く っ か の 系 統 で 細 胞 鱗 片 の 存 在 が 確 認 さ れ た こ と で あ る 。Sekida式al． （2003） はAmpんfdmju．mの2系 統 株 に お け る 細 胞 鱗 片 の 存 在 を 報 告 し て い る が ， 本 研 究 で は よ り 広 範 な 種 に つ い て 細 胞 鱗 片 の 有 無 の 検 証
´ を お こ な っ た 。 そ の 結 果 ，4種 に つ い て 細 胞 鱗 片 の 存 在 が 確 認 さ れ ， し か も そ れ ら が 系 統 的 に 離 れ て い る こ と が 明 ら か と な っ た 。 こ の こ と は い く っ か の 系 統 で 独 立 に 細 胞 鱗 片 の 消 失 が 起 こ っ た こ と を 示 唆 し て い る 。 ま た ，Ampん ′dfnjum属 ク レ ー ド の 根 本 で 分 岐 す る 大 型 の 種 で は ， 今 ま で 知 ら れ て い る 細 胞 鱗 片 と は 全 く 異 な る 構 造 の 鱗 片 が 見 つ か っ た 。 本 属 に お け る 細 胞 鱗 片 の 獲 得 と 進 化 ， 消 失 を 明 ら か に す る に は さ ら に 広 範 な 種 の 微 細 構 造 学 的 ， 分 子 学 的 研 究 が 必 要 で あ る が ， 本 研 究 は ， そ の 端 緒 を 開 い た ものであると言える。
第2章 で は6属 （Pr〇rocelnロum，S′m聊 〇 〔 むnjum，7ゐecamUum，C・ 〇 〇 船 ， HeCer．〇 閉psa，Rbj〔 むnjum）9種 （ 含2新 種） を 記 載 した 。P r〇r〇cen打um属で はP． 打1aめymum，P．caSsubセumの2種 の 底 生 性 種 の 分 子 情 報 を 新 た に 加 え る こ と が で き た 。 そ の 結 果 ， 底 生 性 種 で あ るP．maめW弧umが 主 に プ ラ ン ク ト ン 性 の 系 統 群 か ら 比 較 的 最 近 分 岐 し て お り 、 プ ラ ン ク ト ン 陸 種 か ら 底 生 性 種 へ の 進 化 の 可 能 性 が 示 唆 さ れ た 。 ま た 本 研 究 で 新 種 と し て 記 載 し たH．psamm嚠 】naは そ の 培 養 中 の 行 動 か ら 真 の 底 生 性 渦 鞭 毛 藻 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 興 味 深 い こ と は 他の す べ て のHa絶r〇 齟psa 属 の メ ン パ ー は プ ラ ン ク ト ン 性 で あ り ， 本 種 が そ の よ う な 系 統 群 か ら 底 生 性 の 生 活 様 式 を 獲 得 し て ， 進 化 し た も の で あ る こ と を 明 ら か に し た 点 で あ る 。 ま た ， パ ラ オ の 海 岸 の 砂 か ら 分 離 し た 有 殻 渦 鞭 毛 藻 の 一 種 は 細 胞 の 下 殻 に 比 べ て 上 殻 が 非 常 に 小 さ く 、 鎧 版 配 列 も 他 の 渦 鞭 毛 藻 に は 見 ら れ な い 独 特 の パ タ ー ン を も つこ と か ら ，新 属 ・ 新 種，
鬥紛〔舶jumcfcempseとして記載した。
第3章 で は 生 活 環 の 大 部 分 を 付 着 性 の 不 動 細 胞 と し て 過 ご す 渦 鞭 毛 藻 に 焦 点 を 当 て た。本研究では4属（G ぬ耐加jum，P23，C・り′S絶r〇l〇per．む．e，PとU．asら ｜めdfmum）4種 （ 含3新 種 ） を 記 載 し た 。 パ ラ オ 産 の 殻 状 渦 鞭 毛 藻 の 一 種 は ， 独 特 の 付 着 性 細 胞 を も ち ， 無 殻 の 遊 走 細 胞 を 形 成 し て 繁 殖 す る 。 細 胞 内 微 細 構 造 、HPI￡ に よ る 葉 緑 体 の 色 素 分 析 、SSUrDNAと 葉 緑 体 コ ー ド のrわ 〔L遺 伝 子 を 用 い た 分 子 系 統 解 析 の 結 果 、 本 種 は 珪 藻 起 源 の 葉 緑 体 を 持 つ こ と が 明 ら か に な っ た 。 独 特 の 栄 養 細 胞 形 態 ， 共 生 藻 を も つ こ と な ど に 基 づ き ， 本 種 を 新 属・ 新 種Ga艪j〔 むmum′L瑠 『 ，afumとし て 記 載 した 。 ま た ，SSUrDNAを 用 い た 分 子 系 統 解 析 で は 、G．n塘r，afumは 珪 藻 起 源 の 葉 緑 体 を 持 つ 触ypfG！ per 織 njmめ ぬceum， Dums脇 aわa´ 灯 caと 単 系 統 に な り ， 特 にK． め 〃aceumと 近 縁 で あ る こ と が 示 さ れ た 。K． め ロaceumは 遊 泳 性 の 種 で あ る た め 、 上 で 述 べ た S． 劇 どfあm】e、P． めaめ 卿m、H．psamm嚠 】iぬ と 同 様 にG．rL卿fum の場合もプランクトン性種から底生性種が進化した明確な例である。
以 上 の よ う に ， 本 論 文 は ， 従 来 の 光 学 顕 微 鏡 に よ る 形 態 観 察 に 加 え ， そ れ ぞ れ の 種 の 株 を 確 立 し ， そ れ を 用 い て の 走 査 型 電 子 顕 微 鏡 観 察 ， 透 過 型 電 子 顕 微 鏡 観 察 お よ び 抽 出DNAに 基 づ く 分 子 系 統 学 的 解 析 を 統 合 し た 分 類 学 的 研 究 を お こ な っ た も の で ， 海産底生性渦鞭毛藻の多様性の理解に貢献した。
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学位 論文審査の要旨 主査 助教授 堀口健雄 副 査 教 授 増 田 道 夫 副 査 教 授 片 倉 晴 雄 副査 助教授 小亀一弘
学位論文題名
A systematic study of benthic marine dinoflagellates
（ 海 産 底 生J陸 渦 鞭 毛 藻 類 の 系 統 分 類 学 的 研 究 ）
渦 鞭 毛 藻 類 は 世 界 中 の 様 々 な 環 境 の 水 圏 に 分 布 す る 単 細 胞 の 微 細 藻 で あ る 。 本 論 文 で扱 っ た海 産 底 生 性 渦 鞭 毛 藻 は 砂 地 、 海 藻 表 面 、 タ イ ド プ ー ル な ど に 生 息 し て お り 、 海 浜 お よ ぴ 沿 岸環 境 の生 態 系 に お い て 重 要 な 位 置 を 占 め る 。 近 年 の 研 究 の 進 展 に よ っ て 底 生 性 種 独 特 の 形 態 お よ び生 態 が徐 々 に 明 ら か に な っ て き た も の の 、 そ の 多 様 性 や 進 化 に つ い て の 知 見 は 少 な い の が 現 状 で ある 。 本論 文 で は 主 に 国 内 外 の 亜 熱 帯 か ら 温 帯 域 に か け て 採 取 し た 材 料 か ら 単 藻 培 養 株 を 確 立 し 、 それ ら の光 学 頭 微 鏡 、 走 査 型 お よ び 透 過 型 電 子 顕 微 鏡 を 用 い た 観 察 、 さ ら にSSU rDNA配 列 を 用 い た 分 子 系 統 解 析 を 行 っ て い る 。 こ の よ う に 分 子 デ ー タ や 透 過 電 頭 デ ー タ ま で も を 加 味 し た 生 物 多 様性 研 究は 数 少なく，今後の微細藻類の 多様性研究の方向性を示す研 究として評価できる。
第1章 で は5属 （Personadinl um，Gymnodinium，Sp加fぬrI〇d． 加fUm，4mpぬ 耐 むHum， 7b ぬd匸d加 ｜Um）19種 （ 含9新 種 ） の 無 殻 渦 鞭 毛 藻 を 記 載 し て い る 。 こ の う ち4mpぬ 賦 加 ′um 属 の2種 とGj′r〇d加 ´um属 の1種 に つ い て 、 形 態 的 特 徴 と 分 子 系 統 解 析 の 結 果 に 基 づ き 、 そ れ ぞ れ7bfud（ 冠 加 jUm属 とP｜ 邯 〇naめjum属 を 設 立 し た 。 分 子 系 統 解 析 結 果 か らKaめ 出mum d（ m耐 な uた Umを Gjmm仇 な mUm属 に 移 動 す る べ き と の 結 諭 を 得 ， 新 組 み 合 わ せG・
（めrsaぬuたumを 提 唱し た。 また 、 殻状 の着 生細 胞を 持 つ5めfnf危r〇d．fn´Umg．a艪fめ 門刀eは遊尿 佳 ゛ のG．ymnぱ むmum属 の ク レ ー ド に 入 る こ と を 示 し ， こ の こ と か ら 本 属 の 不 動 細 胞 に お け る 特 殊 な 形 態 は ご く 一 般 的 な 遊 泳 性 のG． 刃nnぱ ぇ むHum属 の 一 系 統 か ら 進 化 し た も の と 結 論 され た 。底 生 性 渦 鞭 毛 藻 の な か で 最 大 の4mpぬH加f蜘 属 で は ， 既 知 種 に 加 え ， 細 胞 形 態 ， 細 胞 分 裂 様 式 お よ び 分 子 系 統 解 析 の 結 果 に 基 づ ぃ て7種 を 新 種 と し て 記 載 し た 。 ま た ， 本 属 の4種 に つ い て 細 胞 鱗 片 の 存 在 が 確 認 さ れ （ 新 奇 形 態 の 発 見 も 含 む ） ， し か も そ れ ら が 系 統 的 に 離 れ て い る と い う興 味 深い 事 実 を 発 見 し た 。 こ の こ と は い く っ か の 系 統 で 独 立 に 細 胞 鱗 片 の 消 失 が 起 こ っ た こ と を 示唆 す るも の で，今後の細胞鱗片の進化 研究の緒をひらいたものであ る。
第2章では6属（Rルル）〔℃nぱuロ1，s．Wねみd加｜班刀，刀ゝe匸誼d．fh′Wね，（カ〇ぬ，Ha絶r〇閉pSa， 鬥 樹 ・ むH蜘 ）9種 （ 含2新 種 ） を 記 載 し て い る 。 阿 〇r〇 ・cenロum属 で はP． めa曲 問m，P． cassUbfcUmの2種 の 底 生 性 種 の 分 子 情 報 を 新 た に 加 え た 。 底 生 性 種 で あ るP． めa曲W刃Umが 主 に プ ラ ン ク ト ン 性 の 系 統 群 か ら 比 較 的 最 近 分 岐 し て お り 、 プ ラ ン ク ト ン 性 種 か ら 底 生 性種 へ の進 化 過 程 が 示 さ れ た 。 ま た 本 研 究 で 新 種 と し て 記 載 し た ″ ， 脚 伽 岡 舛 洫 ぬ は そ の 培 養 中 の 行 動 か ら 真 の 底 生 性 渦 鞭 毛 藻 で あ る こ と を 明 ら か に し た 。 プ ラ ン ク ト ン 性 の メ ン バ ー が 主 体 のHa絶r〇 齟 間 属 に あ っ て ， 本 種 は 特 段 の 形 態 の 変 化 を 伴 わ ず 行 動 様 式 と し て の 底 生 性 を 獲 得 し た 例 とし て 興味 深 い 。 ま た ， パ ラ オ の 海 岸 の 砂 か ら 分 離 し た 有 殻 渦 鞭 毛 藻 の 一 種 は 細 胞 の 下 錐 に 比 べ て 上錐 が 非常 に 小 さ く 、 鎧 版 配 列 も 他 の 渦 鞭 毛 藻 に は 見 ら れ な い 独 特 の パ タ ー ン を も つ こ と か ら ， 新 属 ・ 新 種 ， 鬥艶讎甜umむ慧mpseとして 記載した。
第3章 で は 生 活 環 の 大 部 分 を 付 着 性 の 不 動 細 胞 と し て 過 ご す 渦 鞭 毛 藻 に 焦 点 を 当 て ，4属
（G． む 眦え むむUm，P23，c・り′s絶r〇―〔ゆedre，R翻s紗d．むHUm）4種（含3新種）を記載 している。
パ ラ オ 産 の 殻 状 渦 鞭 毛 藻 の 一 種 は ， 独 特 の 付 着 細 胞 を も ち ， 無 殻 の 遊 走 細 胞 を 形 成 し て繁 殖 する 。
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細 胞 内 微 細 構 造 、HPLCに よ る 葉 緑 体 の 色 素 分 析 、SSU rDNAと 葉 緑 体 コ ー ド のrbcL遺 伝 子 を 用いた分子系 統解析の結果、本種は珪藻起源の葉緑体を持っことが明 らかとなった。独特の栄養細 胞形態，共生 藻をもつ点などに基づき，本種を新属・新種〔涵艪艫加fumrugafUmとして記載した。
ま た，SSUrDNAを 用い た分 子系 統解 析では，本種は珪藻起源の葉緑体を持 つ価夘比）pe灯d加´um 血〃a飴U伽，DUf加血ねゎ．甜Eた冶と単系統になり，特に疋讎なceUmと近縁であることが示された。
K？ めぬceumは遊 泳性 の種 であ るた め、 上で 述べ たい く っか の例と同様にG．n瑠・af伽もプラン ク ト ン 性 種 か ら 底 生 性 種 が 進 化 し た こ と が 明 確 に 示 さ れ た 例 と な っ た 。 これを要す るに，著者は，底生性の渦鞭毛藻類の系統分類学的研究 において，従来の光学頭微鏡 による形態観 察に加え，それぞれの種の株を確立し，それを用いての 走査型電子顕微鏡観察，透過 型 電子 顕微 鏡観 察お よび 抽 出DNAに 基づ く分 子系 統学 的 解析 を統合した系統分類学的研究をおこ なった。新属 ・新種の発見を含め海産底生性渦鞭毛藻類の多様性に関 して多くの新知見を得たもの で，生物学に 貢献するところ大なるものがある。
よ っ て 著 者 は ， 北 海 道 大 学 博 士 （ 理 学 ） の 学 位 を 授 与 さ れ る 資 格 あ る も の と 認 め る 。
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