Microbial individual ecology based on cell isolation and observation
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20K21455
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
横川 太一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 副主任研究員 (00402751)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
張 翼 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究プログラム), 副主任研究員 (40795358)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2021: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2020: ¥3,640,000 (Direct Cost: ¥2,800,000、Indirect Cost: ¥840,000)
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| Keywords | 細菌個体隔離技術 / 細菌個体生態学 / 微生物生態学 |
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| Outline of Research at the Start |
一般的に生態学では、ある生物の特徴を把握するために、「個体-個体群-群集」と異なるレベルで観察します。その結果からある生き物の生き様(生活史や、他の生物・環境との関わりかた）を理解します。しかし、単細胞生物を対象とする微生物生態学では、方法的制限により、個体・個体群を観察する術がありません。この結果、微生物生態学では、個体へアプローチできないことが、研究進展のボトルネックとなっています。本研究では、細菌懸濁液から一細菌個体(一細胞)ずつを隔離することができる「超微小液滴作製デバイス」を用いて、細菌群集内の個体に対して、性状測定を網羅的に実施することを目的とします。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本課題では、「細菌個体の生理活性ダイナミクスが、群集レベルでの機能に波及する機構」を明らかにするために、「細菌群集の中の個体(1細胞)の形質」の測定方法の確立を目的に研究を進めている。細菌個体隔離技術として、超微小液滴作製デバイス[フェムトリッター・ドロップレット・アレイ(Femtoliter droplet array, FemDA)]を使用した。これは、1cm角の薄板ガラスに微細加工技術を用いて30fLの容器を100万個整列したものである。
令和4度までの本研究の取組で、単離培養株の各個体が増殖サイクル上での異なるステージ(遅滞期、対数増殖期、定常期、死滅期)において、個体間の形質にばらつきが生じることを明らかにした。また個体性状測定における測定パラメータの追加およびデータ取得における高効率化に取り組んだ。その結果、細胞個体から離れて、遊離した状態でも機能する酵素群(細胞外酵素)の存在とその定量化に成功した。さらに細胞数：細胞外酵素存在比が増殖サイクル上のステージ間で顕著に異なることを確認した。
今年度は主に、データ取得に関する測定機構の改善に対応し、デバイス上の液滴および液滴内の細胞認識、細胞性状および細胞外酵素活性データ取得を行う画像解析環境の構築を行った。この画像解析環境の構築により、本研究課題である対象とする培養株あるいは環境微生物群集中個体の細胞性状測定の高精度化および短時間化を実現した。またこの画像解析技術の向上により、隔離された細胞個体の増殖（液滴内に隔離された細胞サイズの増大および細胞数の増加）の定量化が可能になった。
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Report
(4 results)
Research Products
(1 results)
