珪藻ゲノムに内在化したウイルス化石の現世における生態学的意義の解明

• Project/Area Number: 22K18351
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Research (Pioneering)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Medium-sized Section 40:Forestry and forest products science, applied aquatic science, and related fields
• Research Institution: Fisheries Research and Education Agency
• Principal Investigator: 外丸 裕司 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産技術研究所(廿日市), 主任研究員 (10416042)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 本郷 悠貴 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水産資源研究所(横浜), 主任研究員 (20737316) ; 山田 和正 福井県立大学, 海洋生物資源学部, 助教 (20778401)
• Project Period (FY): 2022-06-30 – 2026-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥26,000,000 (Direct Cost: ¥20,000,000、Indirect Cost: ¥6,000,000); Fiscal Year 2025: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2024: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2023: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000); Fiscal Year 2022: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
• Keywords: 珪藻 / ウイルス化石 / ゲノム

Outline of Research at the Start

申請者らは一連の珪藻・ウイルス研究から，仮説「珪藻ゲノム内のウイルス化石は珪藻-ウイルスの共存に貢献している」を構築した。本研究ではその仮説を検証すべく，珪藻ゲノムに刻まれた「ウイルス化石」の発現パターンとウイルス感受性との関係を整理する。また“珪藻ウイルス化石”の種横断的調査をすることで当該配列の包括的情報整理を行い，その歴史的・生態学的意義を探る。

Outline of Annual Research Achievements

1）
1細胞RT-qPCR検出系を評価するため、福井県立大学において、ウイルス未接種区と接種区で感染実験を実施し、実験開始0h、24h、48h、72hでサンプリングを行った。予めRNase free水を分注した96 well プレートにC. tenuissimusをセルソーターで各wellに1細胞になるよう分取し、凍結保存して水産資源研究所横浜庁舎に持ち帰った。1細胞RT-qPCR検出系ではone step法による検出を試みた。結果、ウイルス未接種区のサンプルでウイルス遺伝子のシグナルが検出され、実験の過程において、ウイルスもしくはウイルスDNAのコンタミが疑われ、技術的な面での点検が必要となった。一方、キートセロス・ソシアリスの培養株から抽出したゲノムDNAの解析を試みたところ、核酸抽出が比較的難しい可能性があるという問題が浮上した。本件は次年度引き続きの解析を行う予定としている。また、シングルセル解析については、全く新しい方法論にて解析するための検討を開始した。
2）
珪藻ゲノム内のウイルス化石を探索するための基盤作りのため、キートセロス属を中心とした珪藻複数種についてゲノムシークエンス解析ならびにアッセンブル作業を進めた。その結果、これまでに確認されていなかったキートセロス種のゲノム中に、新たにウイルス様配列の存在を確認することに成功した。また、海外産のChaetoceros tenuissimus株の取得に向け、海外研究者との情報交換、ならびにそれに伴う正式な事務手続きの準備を開始した。

Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

シングルセル解析の基盤構築においては予定外の技術的点検が必要になったため、そのブレイクスルーに時間を要した。ただし、それらについても現時点で解決の糸口が見えていることや、異なる方法論でのシングルセル解析も視野に入れたことから、最終年度にはまとまった成果が見込まれる。また、複数の珪藻種のゲノム配列からウイルス様の配列が検出されていることから、本課題はおおむね順調に進捗していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

シングルセル解析の手法を頑健にするための基礎実験を進める。また、珪藻ゲノムの解析を進める。これにより本課題で当初予定していた、珪藻ゲノムに内在化したウイルス化石の生態学的特性の解明を目指す。

Research Products

• [Int'l Joint Research] ウプサラ大学(スウェーデン)
• [Int'l Joint Research] ヘルシンキ大学(フィンランド)
• [Journal Article] Confirmation of the gene expression patterns of viral genes within diatom-infecting DNA viruses in host diatom cells (2024)
  • Author(s): Kadono Takashi、Sato Nao、Suzuki Kengo、Yamada Koji、Tomaru Yuji、Adachi Masao
  • Journal Title: Algal Research Volume: 82 Pages: 103681-103681
  • DOI: 10.1016/j.algal.2024.103681
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] Transcriptional responses of the marine diatom Chaetoceros tenuissimus to phosphate deficiency (2023)
  • Author(s): Hongo Yuki、Hano Takeshi、Yamaguchi Haruo、Tomaru Yuji
  • Journal Title: Gene Volume: 884 Pages: 147695-147695
  • DOI: 10.1016/j.gene.2023.147695
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Presentation] 藻類ウイルス研究における微小珪藻の役割 (2025)
  • Author(s): 外丸裕司
  • Organizer: 令和７年度日本水産学会春季大会 シンポジウム
• [Presentation] RNA virusに対する異種Chaetoceros属珪藻の感染応答の比較 (2024)
  • Author(s): 井上由有紀、外丸裕司、木村圭
  • Organizer: 2024日本微生物生態学会要旨集
• [Presentation] 海産珪藻Chaetoceros rotosporusに感染するウイルスのゲノム性状 (2024)
  • Author(s): 川俣光、外丸裕司、本郷悠貴、山口晴生
  • Organizer: 2024日本微生物生態学会要旨集
• [Presentation] Structure of a novel virus infecting the marine diatom Chaetoceros tenuissimus (2024)
  • Author(s): Anna Munke, 外丸裕司、本郷悠貴、岡本健太
  • Organizer: スウェーデン構造生物学会
• [Presentation] 海産珪藻Chaetoceros tenuissimusのウイルス感染時の遺伝子発現 (2024)
  • Author(s): 本郷悠貴、羽野健志、外丸裕司
  • Organizer: 日本藻類学会