著者の所属・活動拠点の国は、ドイツ、ノルウェー、デンマークです。

掲載誌：Journal of Applied Phycology

ライセンス: CC BY　対象: 公開論文　確認元: OpenAlex

研究の目的

北大西洋で広く養殖されている大型褐藻の一種、シュガーケルプ（Saccharina latissima）を対象とした研究です。著者らによると、欧州の海藻供給の大半は今も天然採取に頼っていますが、持続可能な養殖を育てようとする関心が高まっています。品種改良の主な手段は選抜育種ですが、時間がかかる、遺伝的多様性が減るおそれがある、天然集団と交雑するおそれがある、といった課題があります。

そこで研究チームは、農作物では確立しているものの海藻養殖ではほとんど試されていない「プライミング」に注目しました。プライミングとは、生物の発達初期に、死なない程度のストレスをあらかじめ与える方法です。そうすることで、後のストレスへの反応が速く強くなることが知られています。この研究では温度によるプライミングを取り上げました。コンブの仲間は、顕微鏡サイズの「配偶体」と、私たちが目にする大きな「胞子体」という二つの世代を交互にくり返します。研究チームは、配偶体の段階で低温や高温にさらすことが、その後に育つ胞子体の成長や成分にどう影響するかを調べました。

何を、どのように調べたか

材料には、2022年11月にノルウェー・ロフォーテン諸島で採集した胞子体から得た配偶体を使いました。配偶体は、0℃にさらす群（低温プライミング）、10℃に置く群（対照）、20℃にさらす群（高温プライミング）の3つに分けました。

一つ目は実験室での「初期生活段階の実験」です。プライミングの後、10℃で配偶体に生殖を進めさせ、13日間にわたって幼い胞子体ができる速さと大きさを調べました。その後、できた胞子体を0〜21.5℃の温度勾配のもとで2週間育て、長さと相対成長率（もとの大きさに対してどれだけの割合で伸びたか）を測りました。結果を比べやすくするため、実験開始時の配偶体の密度や、生殖を終えた時点の胞子体の密度は、各群でそろっていることを確かめています。

二つ目は、商業的な養殖のやり方にならった「海面養殖の実験」です。配偶体を種付けした糸を、2023年11月末から約2か月間、種苗施設で育てました。その後ロフォーテンの養殖場に移し、ロープに垂らして約4か月間育て、2024年6月に収穫しました。各群7本のロープを使い、ロープ1メートルあたりの生重量（収穫量）、葉の長さと幅、炭素・窒素、貯蔵糖類のマンニトールとラミナリン、カリウムやカドミウムなどのミネラル類を測りました。養殖場の水温と栄養塩も記録しています。

主な報告結果

最も大きな結果は、海面養殖での収穫量の差です。ロープ1メートルあたりの生重量は、0℃群が1.01キログラムでした。これに対し10℃の対照群は0.56キログラム、20℃群は0.19キログラムで、0℃群が最も多くなりました。収穫時の葉の長さは、0℃群が49.5センチ、対照群が45.9センチ、20℃群が39.2センチでした。0℃群と対照群は、20℃群より有意に長くなっています。葉の幅には有意な差はありませんでした。

実験室では、0℃にさらした配偶体から胞子体が早くできました。13日目の顕微鏡サイズの胞子体の長さは、0℃群が225.1マイクロメートルでした。対照群の174マイクロメートルより29％、20℃群の184.1マイクロメートルより22％長い値です。13日目の胞子体の数は3群で同じでした。研究チームは、大きさの差は数が増えたためではなく、早くできた分だけ成長する時間が長かったためだと解釈しています。

その後の温度勾配での育成でも、0℃群の大きさの優位は5〜15℃の中間的な温度で続きました。一方、両端の0℃と21.5℃では、どの群も成長が同じように落ち込み、差は見られませんでした。相対成長率は主に温度に左右され、どの群も10℃付近で最も高くなりました。プライミングによる差は2週目までにほぼなくなっています。つまり低温を経験した胞子体は、成長が速くなったのではなく、最初の大きさの差をそのまま持ち越していました。

成分では、炭素・窒素・ラミナリンに群の間で有意な差はありませんでした。マンニトールは全体として差がありましたが、群どうしを個別に比べると有意ではありませんでした。それでも0℃群は乾燥重量の27.2％で、他の2群（約32％）より低い傾向でした。ミネラルでは、カリウムとリンが20℃群より0℃群で多くなりました。カリウムは0℃群が乾燥重量1グラムあたり87ミリグラムで、他の2群は65〜73ミリグラムでした。マンガン、ヒ素、カドミウムは、0℃群と対照群で20℃群より多くなりました。カドミウムは、0℃群と対照群でフランスの食品安全機関（ANSES）の目安である乾燥重量1キログラムあたり0.5ミリグラムと同じか、わずかに上回りました。20℃群はこれを十分に下回っていました。

この報告が示すこと

著者らは、配偶体の段階で受けた低温の経験が、親から子の世代（胞子体）へと持ち越される効果だと解釈しています。そして、その効果は大人の胞子体の収穫量にまで続いたと結論づけています。この持ち越しのしくみとして、母体からの栄養やエネルギーの受け渡し、DNAのメチル化などの後成的な変化、遺伝子の働き方の変化が候補に挙げられていますが、いずれも今後直接調べる必要があるとしています。また、海面養殖では、早くロープを占めることで競合する他の藻類より有利になった可能性や、高温によってロープへの付着が弱まった可能性もあります。ただし、こうした要因だけでは0℃群の胞子体が長かったことを説明できないとも述べています。

成分の違いについて、研究チームは「傾向を示すもの」にとどめて解釈するよう求めています。海藻の成分は、環境や季節、組織の年齢や部位によって大きく変わるためです。養殖場は窒素が乏しく、収穫量は商業水準を大きく下回っていました。ミネラルやカドミウムの差は、プライミングそのものではなく、胞子体の大きさや成熟度の違いを反映している可能性があります。ヨウ素は測定できませんでした。研究チームは、温度プライミングによって収穫量を増やしたり成分を調整したりできる可能性を示しつつ、低温での収穫量の増加と、高温でのカドミウムの低さとの間にはトレードオフがあると指摘しています。そのうえで、異なる環境や生産方式での確認が必要だとしています。

原著論文の著者・所属：Niko Steiner（Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, 27570, Bremerhaven, Germany）、Christian Bruckner（Polaralge AS, 8130, Sandhornøy, Norway）、Nikolai Buer（Lofoten Blue Harvest AS, 8300, Svolvær, Norway）、Kiara Franke（Department of Applied Ecology and Phycology, Institute of Biological Sciences, University of Rostock, 18059, Rostock, Germany; Department of Ecoscience, Section for Marine Ecology, Aarhus University, 8000, Aarhus, Denmark）、Anne M. L. Nilsen（Faculty of Biosciences and Aquaculture, Nord University, 8026, Bodø, Norway）、Ralf Rautenberger（Department of Biomarine Resource Valorisation, Division of Food Production and Society, Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO), P.O. Box 115, 1431, Ås, Norway）、Leonard Rößler（MARUM University of Bremen, 28359, Bremen, Germany）、Dominykas Salvaitis（Department of Biomarine Resource Valorisation, Division of Food Production and Society, Norwegian Institute of Bioeconomy Research (NIBIO), P.O. Box 115, 1431, Ås, Norway）、Alexander O. Jueterbock（Faculty of Biosciences and Aquaculture, Nord University, 8026, Bodø, Norway）、Inka Bartsch（Alfred Wegener Institute, Helmholtz Centre for Polar and Marine Research, 27570, Bremerhaven, Germany）

※本記事は原著論文をもとに、日本語で要約・説明を加えた研究紹介です。 出典（原著論文）：Niko Steiner, Christian Bruckner, Nikolai Buer, et al. Cold priming of Saccharina latissima gametophytes promotes sporophyte growth. Journal of Applied Phycology（出版社：Springer Science+Business Media） 2026-11-04. DOI: 10.1007/s10811-026-04034-0. 原著ライセンス：CC BY.