| Project/Area Number |
22KJ3197
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| Project/Area Number (Other) |
22J00714 (2022)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2023)
Single-year Grants (2022) |
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| Section | 国内 |
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| Review Section |
Basic Section 45040:Ecology and environment-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
長谷川 万純 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, 特別研究員(PD)
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| Project Period (FY) |
2023-03-08 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥5,200,000 (Direct Cost: ¥4,000,000、Indirect Cost: ¥1,200,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,820,000 (Direct Cost: ¥1,400,000、Indirect Cost: ¥420,000)
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| Keywords | 海洋微生物 / 光エネルギー / 光微生物生態 |
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| Outline of Research at the Start |
海洋生態系は、有光層に優占する光合成微生物が太陽光を利用し、有機物を生産することで支えられている。一方で、有光層以深の深海は、暗闇に包まれ、光を利用する生物は皆無と考えられてきた。しかし実際には、外洋では太陽光のうち短波長の青色光が水深1,000 m程の中深層までわずかながら届くことや、約9割の深海生物が発光することを考えると、深海は想像以上に光に溢れた世界であると言えるが、深海に棲む微生物は光を利用しているのだろうか？
本研究では、培養株を用いた遺伝子解析や分光解析を通して、海洋微生物が持つ光受容体の多様性と特性を明らかにし、海洋全体、特に深海に棲む微生物の光利用機構の解明を目的とする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は、培養株を用いた遺伝子解析や分光解析を通して、海洋微生物がもつ光受容体の多様性と特性を明らかにし、海洋全体、特に深海に棲む微生物の光利用機構の解明を目的としている。令和4年度の実施内容は以下のとおりである。
（１）深海由来微生物の分離：令和4年3月に採取済みだった海水、および令和4年10月に行われた学術研究船「白鳳丸」による研究航海にて採取した海水から、微生物の分離培養を行なった。海水を海洋細菌用寒天培地に塗布し、生えたコロニーの中から色素を生産している可能性が高い、色付きコロニーを選抜した。3月の航海では2深度・5測点から72株、10月の航海では3深度・9測点から148株、合計220株の予想よりも多くの色付きコロニーを形成する海洋細菌の分離培養に成功した。これらの多くは黄色からオレンジ色を呈していたが、薄桃色や紫色、黒色などのコロニーも見受けられた。
（２）分離株の種同定：分離した220株の海洋細菌について、16S rRNA遺伝子の配列を調べることにより種同定を行なった。興味深いことに、海洋表層に広く生息しカロテノイド色素を生産するフラボバクテリウム科よりも、エリスロバクター科に属する株が多く分離されていた。
（３）分離株の保持遺伝子の同定と比較：分離した220株の中で多く見られる分類群について、ゲノムをデータベースから取得し、その保持遺伝子の比較を始めている。また、分離株の中から、既知種と16S rRNA遺伝子の相同性が低い株についてゲノムを解読するための準備を進めている。
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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
現在までに220株の色付きコロニーを形成する海洋細菌の分離培養に成功し、またそれらの種同定も完了している。また、既知種と16S rRNA遺伝子の相同性が低い株についてゲノムを解読するための準備を進めており、ゲノム解析が完了し次第、光受容体遺伝子の探索に取り掛かる予定である。次年度以降に行う、大腸菌を用いた異種発現系による光受容体の特性解析についても、手法の選定や材料の準備はほぼ完了している。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度は、主に以下の課題に取り組む予定である。
（１）分離株の保持遺伝子の同定（ゲノムの解読）と比較：分離株のゲノムが解読でき次第、DFASTやProkkaなどのゲノム配列のアノテーションツールを用いて、遺伝子領域予測と機能予測を行う。
（２）光受容体遺伝子の探索：既知の光受容体遺伝子との相同性検索等により、光受容体である可能性が高い遺伝子を抽出する。
（３）光受容体の特性解析：（２）で抽出した光受容体遺伝子を大腸菌で発現させ、タンパク質を精製してその吸収波長や機能を調べる。
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Report
(1 results)
Research Products
(8 results)
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[Journal Article] Phototrophy by Antenna-Containing Rhodopsin Pumps in Aquatic Environments2023
Author(s)
Chazan, Das, Fujiwara, Murakoshi, Rozenberg, Molina-Marquez, Sano, Tanaka, Gomez-Villegas, Larom, Pushkarev, Malakar, Hasegawa, Tsukamoto, Ishizuka, Konno, Nagata, Mizuno, Katayama, Abe-Yoshizumi, Ruhman, Inoue, Kandori, Leon, Shihoya, Yoshizawa, Sheves, Nureki, Beja
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Journal Title
Nature
Volume: 615
Issue: 7952
Pages: 535-540
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Proton pumping rhodopsins as a potential facilitator for carbon fixation in marine diatoms2022
Author(s)
Susumu Yoshizawa, Tomonori Azuma, Keiichi Kojima, Keisuke Inomura, Masumi Hasegawa, Yosuke Nishimura, Masuzu Kikuchi, Gabrielle Armin, Hideaki Miyashita, Kentaro Ifuku, Takashi Yamano, Adrian Marchetti, Hideya Fukuzawa, Yuki Sudo, Ryoma Kamikawa
Organizer
18th International Symposium on Microbial Ecology
Related Report
Int'l Joint Research
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