| Project/Area Number |
21K18156
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
Medium-sized Section 17:Earth and planetary science and related fields
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
高井 研 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, 部門長 (80359166)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
高木 善弘 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), 主任研究員 (10399561)
吉田 光宏 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), 准研究員 (60565555)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥25,740,000 (Direct Cost: ¥19,800,000、Indirect Cost: ¥5,940,000)
Fiscal Year 2023: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2022: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | 超深海海溝 / 暗黒の生態系 / ウィルスバスター微生物 / 防御共生 / CRISPR/CAS / ウイルスバスター微生物 / CRISPR/Cas |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、(i) それぞれの生物の各組織・部位毎に微生物群集のメタゲノム解析を行いTenericutes綱バクテリアの分布・優占度・多様性を調べること、(ii) ゲノム情報に基づく共生状態や宿主との関係性を明らかにすること、(iii) 組織・部位の顕微鏡観察やトランスクリプトーム解析等によって共生バクテリアの局在性や形態、共生機構を特定すること、および(iv) 分子系統解析やタンパク発現解析によって防御共生の分布・分散・多様性を明らかにすること、を展開する。最終目標は「最強のウイルスバスター微生物による防御共生メカニズム」を実証することである。
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| Outline of Annual Research Achievements |
2022年度も実施予定であった研究調査船「よこすか」と有人潜水船「しんかい6500」による琉球海溝調査を行うことができなかった。水深6500mに至る様々な環境に生息する多様な底生動物の網羅的な採取を行い、消化管各組織・部位毎の微生物群集のメタゲノム解析を行うことは2024年度に延長されることとなった。そのため2022年度は、過去の深海潜航調査や2022年度に別の航海で得られた多種のナマコを中心とした２０個体以上の底生動物について、新たに消化管各組織・部位毎の微生物群集のメタゲノム解析を行った。約７０個体の底生動物の消化管壁に共生する微生物群集において、２０％程度の個体がTenericutes綱バクテリアを保持していること、およびそのうち3個体が多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を有すること、を明らかにした。この結果から、消化管組織において多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を持つTenericutes綱バクテリアを共生させるナマコや底生動物の確率は研究開始まえに想定していたよりも遥かに低いことが明らかになった。一方で、多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を持つTenericutes綱バクテリアを共生させるナマコは全て深海に生息する個体であり、防御共生は深海性ナマコ特有の現象であることも予想された。また2022年度は、共生菌を有するナマコ消化管内容物や堆積物中のメタウイローム解析を実施し、Tenericutes綱共生バクテリアのCRISPR/Cas領域に記録されたウイルスの痕跡と消化管内容物や堆積物中に優占するウイルスとの関わりを調べた。しかしながら、CRISPR/Cas領域に残されたウイルス遺伝子の痕跡と消化管内容物や堆積物中に優占するウイルス間に明らかな関係性を見出すことはできなかった。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
2022年度も計画していた調査を行うことはできなかったものの、過去の深海潜航調査や2022年度に別の航海で得られた多種のナマコを中心とした２０個体以上の底生動物について研究を進め。多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を有する共生菌の特定に成功し、防御共生が深海性ナマコ特有の現象である可能性が明らかになった。今後、多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を持つTenericutes綱バクテリアを共生させるナマコについての記載的な論文発表の目処があったことにより、研究計画は概ね順調に進展していると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
未だ実施できていない研究調査船「よこすか」と有人潜水船「しんかい6500」による琉球海溝調査は、最速でも2024年度まで機会がないため、引き続き過去の深海潜航調査や2023年度の別の航海で得られた多種のナマコを中心とした底生動物を対象としたメタゲノム解析を行い、Tenericutes綱共生バクテリアの存在が深海ナマコや底生動物に特有の現象であることの確証を得る。また多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を持つTenericutes綱共生バクテリアのナマコ消化管での局在性を明らかにすることで、ナマコ消化管での共生菌なのか、あるいは堆積物に生息する原生生物の共生菌から由来するものかについて検証する。一方、これまでに得られた多数のCRISPR/Cas領域の反復配列を有するTenericutes綱共生バクテリアについて、記載的な論文発表を行う。
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