| Project/Area Number |
22H00384
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
岡崎 友輔 京都大学, 化学研究所, 助教 (40823745)
吉田 天士 京都大学, 農学研究科, 教授 (80305490)
遠藤 寿 京都大学, 化学研究所, 准教授 (80795055)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2025)
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| Budget Amount *help |
¥42,770,000 (Direct Cost: ¥32,900,000、Indirect Cost: ¥9,870,000)
Fiscal Year 2025: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2024: ¥7,410,000 (Direct Cost: ¥5,700,000、Indirect Cost: ¥1,710,000)
Fiscal Year 2023: ¥10,010,000 (Direct Cost: ¥7,700,000、Indirect Cost: ¥2,310,000)
Fiscal Year 2022: ¥17,940,000 (Direct Cost: ¥13,800,000、Indirect Cost: ¥4,140,000)
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| Keywords | 巨大ウイルス / 無光層 / 生態 / 進化 / 深海 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、有光層から深海にわたり採取したインド洋広域試料と、大容量採水可能な深層水時系列試料を高品質環境オミクス解析に供し、①無光層GVの感染活性と遺伝子組成を特徴づけ、②無光層GVと真核微生物の相互作用を精査し、③主要宿主を同定し、GVとの相互作用を実験的に検証する。以上により、水圏生態系におけるGVと真核微生物の進化・生態の理解を飛躍的に深化させる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
ウイルスは微生物群集動態、物質循環、進化に影響を及ぼす重要な生態系構成要素である。研究代表者らは、巨大ウイルス（Giant Virus; GV）が水圏に高頻度で存在し、高い系統多様性を示すことを世界に先駆け発見し、彼らが多様な真核微生物宿主と相互作用する様相、海洋炭素循環に影響を及ぼす可能性を提示してきた。しかし、これまでの研究は生産性が高く観測が比較的容易な有光層に集中し、水圏の大部分を占める無光層に存在するGVの生態学的理解は限られていた。本研究では、有光層から深海にわたり採取した試料を高品質環境オミクス解析に供し、①無光層GVの感染活性と遺伝子組成を特徴づけ、②無光層GVと真核微生物の相互作用を精査し、③主要宿主を同定し、GVとの相互作用を実験的に検証することを目的としている。
2024年度は、前年度に完成させた試料採取法を用いて高知県室戸深層水研究所にて最終的なサンプリングを実施し、合計8点の時系列メタおミクスデータを取得した。その後、時系列データの解析及び公共メタゲノムデータを利用した解析を並行して行い、論文の執筆を進めた。本研究により、深海に固有のGVの存在を明らかにし、室戸沖では季節をまたいで安定的に存在しかつ活性（転写活性）を示している様相を明らかにできた（論文執筆中）。海洋の深海でGVの転写活性の時間変動を明らかにした研究はこれまでになく、重要な成果と言える。また、琵琶湖で取得したデータからも、無光層固有のGV群集が存在していることを明らかにした（国際誌ISME J に掲載）。
また上記に加え、巨大ウイルスの宿主範囲に関する研究、巨大ウイルス間の遺伝的相互作用、巨大ウイルスの宿主代謝システムへの適応に関する基礎的な研究を実施した。
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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
2024年度は室戸沖の中深層由来の試料の解析と全球規模メタゲノムデータの解析を大きく進めることができた。しかし、別々の学生が行った両解析を一つの論文としてまとめるために、両解析間で解析手法やパラメタの調整が必要となり、簡単な作業ではなかった。現在、本成果に関して論文執筆を行っている。一方、インド洋のデータに関しては、メタゲノム（4サンプル）からの、巨大ウイルスゲノムの抽出され、それが全球規模メタゲノムデータで確認された深海固有GVクレードに入っていることも見出した。
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| Strategy for Future Research Activity |
室戸深層水研究所を利用した試料採取に関しては、2024年度前半に国際科学誌に投稿を目指している。これまでの研究から２つの問題点が明らかになった。１つ目は宿主同定が予想以上に難航している点である。シングルセルゲノミクスが有用な手法の一つと考えられるが、専門家と協議した結果、数の多い細菌を排除し、標的となる真核微生物を濃縮するプロトコルを開発する必要がある。２つ目は特有の遺伝子を保持することによる適応が起こっていることを示すことが困難なことである。バイオインフォマティクス解析で得られた示唆を証明するためには培養系でゲノム編集を行う必要がある。現在はモデルウイルス株（ミミウイルス）で、ゲノム改変が可能になったので、この系を利用して基礎的な領域から巨大ウイルスの遺伝子機能と適応の関係を明らかにする研究の基盤を構築する必要がある。
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