微生物の選択的共生の分子機構の解明

• Project/Area Number: 23K21164
• Project/Area Number (Other): 21H02095 (2021-2023)
• Research Category: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund (2024); Single-year Grants (2021-2023)
• Section: 一般
• Review Section: Basic Section 38020:Applied microbiology-related
• Research Institution: University of Tsukuba
• Principal Investigator: 竹下 典男 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (20745038)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2025-03-31
• Project Status: Granted (Fiscal Year 2024)
• Budget Amount: ¥17,810,000 (Direct Cost: ¥13,700,000、Indirect Cost: ¥4,110,000); Fiscal Year 2024: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2023: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2022: ¥2,080,000 (Direct Cost: ¥1,600,000、Indirect Cost: ¥480,000); Fiscal Year 2021: ¥11,570,000 (Direct Cost: ¥8,900,000、Indirect Cost: ¥2,670,000)
• Keywords: 糸状菌 / 細菌 / 共生 / 二次代謝産物 / 微生物 / 相互作用 / 選択性 / 微生物社会 / 二次代謝

Outline of Research at the Start

糸状菌と細菌は自然界に広く存在する微生物で、特に土壌中のバイオマスの大部分を占める。土壌のように水分の限られた環境では、細菌は糸状菌の菌糸上を移動し拡散する。一方、細菌が糸状菌にビタミンB1を与えて菌糸生長を促すことを発見し、空間的かつ代謝的な相互作用の組合せにより細菌と糸状菌が生存空間を拡大するという相利共生モデルもある。土壌に生育する細菌20種と糸状菌30種の組合せを解析することにより、相互作用における種の選択性を明らかにした。表現型が顕著な組み合わせを選抜し、それぞれのトランスクリプトームの比較解析を行い、細菌と糸状菌の相互作用における応答の特異性と普遍性を明らかにする。

Outline of Annual Research Achievements

糸状菌と細菌は自然界に広く存在する微生物で、特に土壌中のバイオマスの大部分を占め る。土壌のように水分の限られた環境では、細菌は糸状菌の菌糸上を移動し拡散することが 明らかとなってきた。一方、細菌が糸状菌にビタミンB1を与えて菌糸生長を促すことを発見 し、空間的かつ代謝的な相互作用の組合せにより細菌と糸状菌が生存空間を拡大するという 新しい相利共生モデルを提唱した。土壌に生育する細菌30種と糸状菌30種の組合せを寒天最少培地上の同一点に植菌し、共培養した。全ての組合せ900通りの共培養を顕微鏡で観察した。細菌が菌糸に沿って移動する、あるいは付着して増殖するものをBP (bacteria positive)とし、菌糸に細菌が近付かないものをBN (bacterial negative)とし、細菌が菌糸に顕著 に近づいたり離れたりしないものをニュートラルと定義した (図4)。一方、糸状菌は単独培 養と各細菌との共培養でコロニーの大きさを比較し、糸状菌の増殖が促進するものをFP (fungal positive)とし、糸状菌の増殖が抑制されるものをFN (fungal negative)とし、コロニーサ イズに顕著な違いがないものをニュートラルと定義した。これの解析により、相互作用における種の選択性を明らかにした。表現型が顕著な組み合わせを選抜し、それぞれのトランスクリプトーム解析を行った。同一の糸状菌と5種の異なる表現型を示す細菌との共培養におけるトランスクリプトームの比較解析により、細菌による糸状菌の応答の特異性と普遍性を明らかにした。異なる糸状菌と細菌の組み合わせのトランスクリプトーム解析の結果を比較することで、細菌に対する糸状菌の応答の特異性と普遍性を明らかにした。

Current Status of Research Progress

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

Reason

目的としたトランスクリプトーム解析をいくつか行えたが、データ解析に時間を要し、次に必要なトランスクリプトーム解析を選抜するのに時間がかかった。

Strategy for Future Research Activity

同様の組み合わせで、細菌側のトランスクリプトーム解析、比較解析を行い、糸状菌と細菌の相互作用における両者の応答を明らかにする。