| Project/Area Number |
20J00210
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 64020:Environmental load reduction and remediation-related
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
石澤 秀紘 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2020-04-24 – 2023-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2021)
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| Budget Amount *help |
¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2020: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 人工微生物群集 / 植物ー微生物共生 / 遺伝子発現解析 / 群集生態学 / 水質浄化 / バイオマス生産 / 種間相互作用 / 合成生態学 |
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| Outline of Research at the Start |
水生植物はその葉圏、根圏において特徴的な細菌群集と共生しており、それらの代謝は宿主の成長速度や水質浄化能に大きく影響することが知られている。こうした水生植物-細菌共生系への理解は効果的なバイオマス生産、水質浄化技術の実現に向けて重要であるが、実際の共生系は多種多様な細菌種を含む非常に複雑な系であるため、その成立機構について実験的な検討を行うことは困難であった。そこで本研究では、実際の共生系において優占する代表的な共生細菌株を用い、シンプルかつ再現可能なモデル共生系を作成を試みる。また、作成したモデル共生系の成立機構について、炭素源のフローや各構成種の種間相互作用といった観点から検討を行う。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、未開拓な生態系である水生植物―微生物共生系の成立機構を科学的に解明することで、水生植物を用いた環境技術の高度化・多様化に貢献することを目的としている。昨年度、ウキクサと7種の菌株からなる「モデル共生系」を作成し、安定性と再現性を兼ね備えた研究材料として確立することができた。今年度は、このモデル共生系における微生物の種間相互作用について数理解析と遺伝子解析という2つのアプローチから検討を行い、群集構造の安定化機構を考察した。
数理解析においては、7菌株の全ての組み合わせ（127通り）の試験によって取得した群集構造データを数理モデルを用いて解析した。結果、4～7種の組み合わせが作り上げる群集の構造を、3種以下の組み合わせが作る群集構造のデータから定量的に予測する数理モデルの開発に成功し、本生態系の群集構造が3種間の相互作用によって説明できることを明らかにした。
遺伝子発現解析においては、6菌株からなるモデル共生系を実験対象とし、各構成種のウキクサ表面における遺伝子発現を、（１）単独条件、（２）2種共存条件、（３）全6種の共存条件のそれぞれにおいて解析した。また、得られた結果はウキクサ表面における種間相互作用と照らし合わせることで解析を行い、種間相互作用による影響と統計学的有意な関連が見られる遺伝子を多数同定した。今後、これらの解析で浮かび上がった遺伝子群について遺伝子破壊株を用いた検討を行うことで、安定した共生細菌群集の形成において鍵となる遺伝的要因が解明されるものと期待される。
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| Research Progress Status |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
翌年度、交付申請を辞退するため、記入しない。
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