Research about environmental symbiotic system by using of advanced genome and transcriptome analysis

• Project Area: "Matryoshka"-type evolution of eukaryotes
• Project/Area Number: 23117003
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)
• Allocation Type: Single-year Grants
• Review Section: Biological Sciences
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: Moriya Shigeharu 国立研究開発法人理化学研究所, 環境資源科学研究センター, 専任研究員 (00321828)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): Ohkuma Moriya 理化学研究所, バイオリソースセンター, 室長 (10270597) ; Hongoh Yu-ichi 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (90392117)
• Co-Investigator(Renkei-kenkyūsha): Kihara Kumiko 熊本高等専門学校, 生物化学システム工学科, 准教授 (50622916)
• Project Period (FY): 2011-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥89,700,000 (Direct Cost: ¥69,000,000、Indirect Cost: ¥20,700,000); Fiscal Year 2015: ¥15,600,000 (Direct Cost: ¥12,000,000、Indirect Cost: ¥3,600,000); Fiscal Year 2014: ¥17,160,000 (Direct Cost: ¥13,200,000、Indirect Cost: ¥3,960,000); Fiscal Year 2013: ¥18,200,000 (Direct Cost: ¥14,000,000、Indirect Cost: ¥4,200,000); Fiscal Year 2012: ¥18,070,000 (Direct Cost: ¥13,900,000、Indirect Cost: ¥4,170,000); Fiscal Year 2011: ¥20,670,000 (Direct Cost: ¥15,900,000、Indirect Cost: ¥4,770,000)
• Keywords: 共生 / シロアリ共生系 / バイオフィルム / 海洋生物共生系 / メタトランスクリプトーム / シングルセルゲノム / シロアリ / 渦鞭毛藻 / バイオマス / トランスクリプトーム / シングルセル解析 / 全ゲノム増幅 / 生物圏現象 / 進化 / ゲノム / 生態

Outline of Final Research Achievements

We obtain the results about non-cellulose type factors affect to ligno-cellulose utilization by termite symbiotic system. Also, our single cell genome analysis revealed that knowledge of genome rearrangement and metabolism of symbiotic bacteria of symbiotic protist of termite.
We developed novel total RNAseq analysis pipeline to analyze ecological function of biofilm composing members and mediator for symbiosis between aquatic animal and dinoflagellate.
These results show that variety factors affect to drive symbiosis depend on environmental condition.

Research Products

• [Int'l Joint Research] アマゾナス州立大学/連邦アマゾン大学/国立アマゾン研究所(ブラジル)
• [Journal Article] Biogeochemical Typing of Paddy Field by a Data-Driven Approach Revealing Sub-Systems within a Complex Environment - A Pipeline to Filtrate, Organize and Frame Massive Dataset from Multi-Omics Analyses (2014)
  • Author(s): Ogawa DM, Moriya S, Tsuboi Y, Date Y, Prieto-da-Silva AR, Rádis-Baptista G, Yamane T, Kikuchi J.
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 10 Pages: e110723-e110723
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0110723
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Journal Article] The GH26 β-mannanase RsMan26H from a symbiotic protist of the termite Reticulitermes speratus is an endo-processive mannobiohydrolase: Heterologous expression and characterization (2014)
  • Author(s): Tsukagoshi H, Nakamura A, Ishida T, Otagiri M, Moriya S, Samejima M, Igarashi K, Kitamoto K, Arioka M.
  • Journal Title: Biochem Biophys Res Commun. Volume: 452 Issue: 3 Pages: 520-525
  • DOI: 10.1016/j.bbrc.2014.08.103
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Structural and biochemical analyses of glycoside hydrolase family 26 β-mannanase from a symbiotic protist of the termite Reticulitermes speratus. (2014)
  • Author(s): Tsukagoshi H, Nakamura A, Ishida T, Touhara KK, Otagiri M, Moriya S, Samejima M, Igarashi K, Fushinobu S, Kitamoto K, Arioka M.
  • Journal Title: J Biol Chem Volume: 289 Issue: 15 Pages: 10843-10852
  • DOI: 10.1074/jbc.m114.555383
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] Single-cell analyses revealed transfer ranges of IncP-1, IncP-7, and IncP-9 plasmids in a soil bacterial community (2014)
  • Author(s): Shintani M, Matsui K, Inoue J, Hosoyama A, Ohji S, Yamazoe A, Nojiri H, Kinbara K, Ohkuma M
  • Journal Title: Appl. Environ. Microbiol. Volume: 80 Issue: 1 Pages: 138-145
  • DOI: 10.1128/aem.02571-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Draft genome sequence of an alkaliphilic and xylanolytic Paenibacillus sp. strain JCM 10914, isolated from the gut of a soil-feeding termite (2014)
  • Author(s): Ohkuma M, Yuki M, Oshima K, Suda W, Oshida Y, Kitamura K, Iida T, Hattori M
  • Journal Title: Genome Announc. Volume: 2 Issue: 1
  • DOI: 10.1128/genomea.01144-13
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Draft Genome Sequence of Bacteroides reticulotermitis Strain JCM 10512T, Isolated from the Gut of a Termite (2014)
  • Author(s): Yuki M, Oshima K, Suda W, Sakamoto M, Iida T, Hattori M, *Ohkuma M
  • Journal Title: Genome Announc Volume: 2 Issue: 1
  • DOI: 10.1128/genomea.00072-14
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] メタトランスクリプトーム研究の現状 (2014)
  • Author(s): 野田悟子、大熊盛也
  • Journal Title: 実験医学増刊（健康・病気を制御する常在細菌叢のバイオロジー 大野博司、服部正平（編 Volume: 32 Pages: 693-698
• [Journal Article] Bacteroides reticulotermitis sp. nov., isolated from the gut of the subterranean termite (Reticulitermes speratus) (2013)
  • Author(s): Sakamoto M, Ohkuma M
  • Journal Title: Int. J. Syst. Evol. Microbiol. Volume: 63 Issue: Pt_2 Pages: 691-695
  • DOI: 10.1099/ijs.0.040931-0
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] <i>Sporomusa intestinalis</i> sp. nov., a homoacetogenic bacterium isolated from the gut of a higher termite, <i>Termes comis</i> (Termitinae) (2013)
  • Author(s): Hattori S, Hongo Y, Itoh T, Deevong P, Trakulnaleamsai S, Noparatnaraporn N, Kudo T, Ohkuma M
  • Journal Title: The Journal of General and Applied Microbiology Volume: 59 Issue: 4 Pages: 321-324
  • DOI: 10.2323/jgam.59.321
  • NAID: 130004449374
  • ISSN: 0022-1260, 1349-8037
  • Peer Reviewed
• [Presentation] シロアリ原生生物由来セルラーゼ活性増幅因子の発現 (2015)
  • Author(s): 小田切正人, 岸川昭太郎, 雪真弘, 大熊盛也, 守屋繁春
  • Organizer: 日本生物工学会大会
  • Place of Presentation: 城山観光ホテル (鹿児島県鹿児島市新照院町)
  • Year and Date: 2015-09-25
• [Presentation] 地域振興に向けた森林バイオマス利活用の将来技術 (2014)
  • Author(s): 守屋繁春
  • Organizer: 公開シンポジウム 山岳アカデミア 環境変動と地域創生
  • Place of Presentation: 伊那セミナーハウス 伊那市
  • Year and Date: 2014-12-13
  • Invited
• [Presentation] バイオマスとシロアリ共生原生生物 (2014)
  • Author(s): 守屋繁春
  • Organizer: 日本動物学会
  • Place of Presentation: 東北大学 仙台
  • Year and Date: 2014-09-11 – 2014-09-15
  • Invited
• [Presentation] シロアリ腸内原生生物に細胞内共生するDesulfovibrio属細菌のゲノム解析 (2014)
  • Author(s): 桑原宏和、雪 真弘、伊藤武彦、大熊盛也、本郷裕一
  • Organizer: 第8回日本ゲノム微生物学会年会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] シロアリ腸内細菌の1細胞解析 (2013)
  • Author(s): 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、本郷裕一、大熊盛也
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] シロアリ腸内細菌群集の多様性と進化 (2013)
  • Author(s): 井上潤一、本郷裕一、坂本光央、大島健志朗、服部正平、大熊盛也
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] シロアリ腸内原生生物核内共生細菌の同定と宿主への遺伝子水平伝播 (2013)
  • Author(s): 藤田一磨、佐藤朋之、桑原宏和、野田悟子、大熊盛也、本郷裕一
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Horizontal gene transfers from bacteria in the glycolitic pathway of termite-gut symbiotic protists (2013)
  • Author(s): Meloni D, Inoue J, Ohkuma M
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Study on functional genes of termite-gut flagellate protists through single-cell analyses (2013)
  • Author(s): Martinez A, Yuki M, Inoue J, Ohkuma M
  • Organizer: 第29回日本微生物生態学会大会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] 環境微生物の代謝産物をシングルセルで観察できるか～ムカシシロアリの腸内原生生物ミクソトリカを例に～ (2013)
  • Author(s): 木原久美子, 中西裕美子, Nathan Lo, 本郷裕一, 福田真嗣, 守屋繁春
  • Organizer: 日本微生物生態学会
  • Place of Presentation: 鹿児島
• [Presentation] Symbioses between termite-gut cellulolytic flagellates and their associated bacteria
  • Author(s): Ohkuma M
  • Organizer: 3rd RIKEN-Liverpool Symposium
  • Place of Presentation: Liverpool, UK
• [Presentation] シロアリ腸内原生生物と細菌の細胞共生機構と進化
  • Author(s): 大熊盛也
  • Organizer: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] シロアリ腸内に共生するオキシモナス目原生生物のヒドロゲナーゼの分子生物学的解析
  • Author(s): 井上潤一、大熊盛也
  • Organizer: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] シロアリ腸内共生細菌の1細胞からのゲノム解析
  • Author(s): 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、井上潤一、本郷裕一、大熊盛也
  • Organizer: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Metabolic coordinations between termite-gut cellulolytic flagellates and their endosymbiontic bacteria
  • Author(s): Ohkuma M
  • Organizer: International Congress of Protistology ICOP XIV
  • Place of Presentation: Vancouver, Canada
• [Presentation] Single cell analysis of termite-gut bacteria
  • Author(s): Ohkuma M
  • Organizer: The 13th International Conference on Culture Collections (ICCC13)
  • Place of Presentation: Beijing, China
• [Presentation] シロアリ共生微生物群集の代謝機能と共生機構
  • Author(s): 大熊盛也
  • Organizer: 薮田セミナー「生物コミュニケーション研究の最前線」
  • Place of Presentation: 浜松
• [Presentation] 1細胞ゲノム解析で明らかにするシロアリ腸内原生生物細胞表面共生菌Rs-N74の機能
  • Author(s): 雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、本郷裕一、大熊盛也
  • Organizer: 日本農芸化学会2014年度大会
  • Place of Presentation: 東京
• [Presentation] シロアリ共生微生物の遺伝子資源による バイオマス利活用の可能性
  • Author(s): 守屋繁春
  • Organizer: 生物工学会
  • Place of Presentation: 広島
  • Invited
• [Presentation] 先端ゲノム・トランスクリプトーム解析技術を用いた環境微生物の共生原理の解明
  • Author(s): 守屋繁春
  • Organizer: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] シロアリ腸内共生原生生物 Trichonympha agilis のシングルセルトランスクリプトーム解析の速報
  • Author(s): 木原久美子, 山田 明徳, 本郷 裕一, 守屋 繁春
  • Organizer: 国際シンポジウム＆第２回マトリョーシカ型生物学研究会
  • Place of Presentation: 京都
• [Presentation] Comparative genomics of the nitrogen-fixing endosymbionts of the cellulolytic protists Pseudotrichonympha spp. in the gut of termites
  • Author(s): Ajeng K. Pramono, Akinori Yamada, Hirokazu Kuwahara, Yuji Mochizuki, Takako Mabuchi, Osamu Kitade, Nathan Lo, Shigeharu Moriya, Atsushi Toyoda, TakehikoItoh, Moriya Ohkuma, Yuichi Hongoh
  • Organizer: 18th International Congress on Nitrogen Fixation
  • Place of Presentation: Miyazaki