Microbial evolution below the seafloor
| Project/Area Number |
23K22618
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| Project/Area Number (Other) |
22H01347 (2022-2023)
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Multi-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023) |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 17050:Biogeosciences-related
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
星野 辰彦 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(高知コア研究所), 主任研究員 (30386619)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
伊藤 武彦 東京工業大学, 生命理工学院, 教授 (90501106)
梶谷 嶺 東京工業大学, 生命理工学院, 助教 (40756706)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2026-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2025: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2024: ¥4,810,000 (Direct Cost: ¥3,700,000、Indirect Cost: ¥1,110,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,940,000 (Direct Cost: ¥3,800,000、Indirect Cost: ¥1,140,000)
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| Keywords | 海底下生命圏 / 堆積物 / 微生物群集 / ゲノム / 適応・進化 / 海底下堆積物 / 極限環境 / 微生物生態 / 進化 / 適応 / 16S RNA / 微生物群集構造 / 海洋堆積物 |
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| Outline of Research at the Start |
地球の表面の７割は海底堆積物（泥）でおおわれています。その堆積物に生息する微生物の数は地球全体のおよそ４割にものぼることが知られていますが、海底下の堆積物は地上の栄養が豊かな環境とは大きく異なり、細胞の分裂に100年以上も必要な過酷な環境です。このような環境で、そこに生きる微生物がどのように適応し生き残っているのかについては不明な点が多く残されており、これまでに知られているメカニズムと大きく異なっていることが予想されます。本研究では、海底下300mまで連続して採取した堆積物から抽出されたDNAを分析することで、それらの未知の適応・進化メカニズムの解明を目指して研究を実施しています。
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| Outline of Annual Research Achievements |
海底下堆積物における微生物群集の形成プロセスを解明するため、下北半島沖水深およそ1000mの地点で採取された堆積物試料（海底表層から海底下320m付近までのサンプル）から得られたDNAを使用して、16S rRNA遺伝子のiTagシーケンスを実施し、得られたDNAシーケンスデータの解析を行なった。系統解析の結果、有機物が豊富な海洋堆積物に特徴的に存在することが知れているAtribacteria門、Chloroflexi門、Aerophobota門が堆積物浅部から深部に至るまで存在していることが確認された。さらに、それぞれの門に分類されたASVs(Amplicon sequence variants）の存在割合と、深度との関係を分析した。その結果、深度共に有意に増加していくASVはAtribacteira門では存在しなかったが、Aerophobotba門やChloroflexi門では確認され、微生物種によって極低エネルギーの極限環境である堆積物環境への適応メカニズムが異なることが示唆された。また、個々の微生物の適応プロセスの解明についてはショットガンメタゲノムシーケンスからMAGs(meatgenome-assembled genomes)を作成して進める予定である。メタゲノムライブラリのQA/QC、トリミング、アッセンブル、MAGの構築を行うためのワークフローについて複数のアッセンブルツールを比較・検討し、より高品質のMAGが構築可能なワークフローを構築した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
R4年度は、下北半島沖堆積物中の詳細な微生物群集構造解析を16S rRNA遺伝子のiTagシーケンスにより実施した。得られたDNAデータの解析により、生物種により環境への適応メカニズムが異なることを示唆するデータが得られており、研究は順調に進展している。
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| Strategy for Future Research Activity |
海底下堆積物における微生物群集形成メカニズムの解明については、R4年度に得られた16S rRNA遺伝子データの解析を進め、確率論的プロセスと決定論的プロセスのどちらが支配しているのか、さらに詳細なメカニズムはどうなっているのかを明らかにしていく予定である。個々の生物の適応プロセスについては、メタゲノム解析を実施し研究を進めていく。
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Report
(1 results)
Research Products
(5 results)
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[Presentation] Biogeographical distribution and diversity of hadal microbial communities along a ~500 km-transect of the Japan Trench (IODP Expedition 386)2022
Author(s)
Kana Jitsuno, Tatsuhiko Hoshino, Yohei Nishikawa, Masato Kogawa, Fumio Inagaki, Haruko Takeyama, Michael Strasser, Ken Ikehara, Jeremy Everest , Lena Maeda, and IODP Expedition 386 Scientists
Organizer
18th International Symposium on Microbial Ecology (ISME18)
Related Report
Int'l Joint Research
