適応放散における進化－生態フィードバックの寄与：微生物モデル系による実験的解析

• Project/Area Number: 13J09268
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: National Institute of Advanced Industrial Science and Technology
• Principal Investigator: 山本 京祐 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥780,000); Fiscal Year 2015: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,300,000)
• Keywords: 進化生態 / 微生物 / 病原菌 / 競争 / ゲノム進化 / 群集動態 / 日和見感染菌

Outline of Annual Research Achievements

前二年度に実施した進化実験（緑膿菌PAと黄色ブドウ球菌SAを使用）の結果、SAの共存によってPA集団の進化軌道が変化することが明らかとなっていたが、本年度はこの進化軌道の変化をより詳細に評価した。その結果、SAが共存する系では培養初期において有意にPA集団の多様度（Richness）が低下するが、これは特定のPA進化株（Sm株）の出現および優占化が、共存するSAによって促進されることに起因することが明らかとなった。このように、PAの進化動態は共存するSAとの相互作用によって変化することが実験的に示され、病原菌の進化過程、それも短いタイムスケールでの進化過程に種間相互作用が重要な役割を果たすことが示唆された。一方、様々なPA進化株について、より詳細な生理学的解析をおこない、運動性変化やバイオフィルム形成能の変化を検出した。同時に、SAの進化株についても対象を広げて生理学的解析をおこない、生育能やコロニー形態などを評価した。これらの結果、SA進化株の中には生育パターンが変化しているものがみられ、PAの進化動態変化に対応してSAの進化動態も変化していることが示唆された。また、Massey大学（ニュージーランド）において在外研究をおこない、これまでに得られたデータに基づく数理モデル解析を共同で実施した。ゲーム理論をベースとした数理モデルの構築をおこない、二種間の生態―進化フィードバック関係が成立するための相互作用パターンを模索した。

Research Progress Status

平成27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

平成27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] Massey University(ニュージーランド)
• [Presentation] 種間相互作用が駆動する病原菌の進化動態変化 (2016)
  • Author(s): 山本京祐、草田裕之、鎌形洋一、玉木秀幸
  • Organizer: 第63回日本生態学会大会
• [Presentation] P. aeruginosaの進化動態変化をもたらす共存細菌S. aureusとの種間相互作用 (2016)
  • Author(s): 山本京祐、草田裕之、鎌形洋一、玉木秀幸
  • Organizer: 日本農芸化学会2016年度大会
• [Presentation] 複雑な微生物群集における構造―機能相関～フィールドと実験室系～ (2014)
  • Author(s): 山本京祐
  • Organizer: 第61回日本生態学会大会
  • Place of Presentation: 広島国際会議場(広島県広島市)
  • Invited
• [Presentation] Impact of interspecies interactions on the evolutionary dynamics of pathogenic bacteria (2014)
  • Author(s): Kyosuke Yamamoto, Yoichi kamagata, Hideyuki Tamaki
  • Organizer: 1st ASM Conference on Experimental Microbial Evolution
  • Place of Presentation: The Omni Shoreham (washington DC、米国)(発表確定)