2016 Fiscal Year Annual Research Report
Elucidation of mechanisms supporting infection and coexistence of host-virus systems in aquatic environments
| Project Area | Neo-virology: the raison d'etre of viruses |
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| Project/Area Number |
16H06437
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| Research Institution | Kochi University |
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Principal Investigator |
長崎 慶三 高知大学, 教育研究部総合科学系黒潮圏科学部門, 教授 (00222175)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 太一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋生命理工学研究開発センター, 研究員 (00402751)
外丸 裕司 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 瀬戸内海区水産研究所, 主任研究員 (10416042)
木村 圭 佐賀大学, 学内共同利用施設等, 講師 (30612676)
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
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| Project Period (FY) |
2016-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | ウィルス / 赤潮 / 微生物群集 / ウィローム解析 / 珪藻 / 深海堆積物 / FLDS法 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、研究実施計画に従い下記の項目を実施した。
１．赤潮頻発海域における微生物相遷移とウイルスの関係解明
赤潮時の微生物群集構造の変化を精査すべく、高知県浦ノ内湾での連続調査を開始した。0-5m層に存在する動物プランクトン、植物プランクトン、バクテリア、ならびにウイルスの群集遷移を、アンプリコン解析およびヴィローム解析を併用して追跡した。１つのウイルス画分から得られた104個の長鎖コンティグのうち16個に関して宿主の予測を行うことができた（3個は完全長ゲノム）。本結果より、試料処理および配列解析プロトコルが正常に機能していることを確認した。また、データ解析に際し必要な各種ウイルス情報解析システムの構築および精度向上を行った。
２．未知なる水圏ウイルス群の多様性調査
海水中の浮遊ウイルス粒子画分と細胞画分にそれぞれ含まれるRNAウイルス多様性を解析・比較した。解析には、一般に用いられているRNA-seqに加え、細胞内に潜むRNAウイルスを効率的に検出する独自開発の手法（FLDS法）を適用した。その結果、試料の分画手法およびシーケンス手法が十分に機能し、RNAウイルスの多様性を捉えられることを確認した。また、同法の赤潮ペレット等、天然水圏試料への適用についても検討した。さらに、新たに開発した一本鎖DNAウイルス定量法を用い、深海堆積物の表層環境中の一本鎖DNAタイプの現存量と占有率を調べた結果、深海底DNAウイルス群集内において一本鎖DNAタイプが優占するという仮説の裏付けが取れた。。
３．海産浮遊珪藻Chaetoceros tenuissimusを宿主とする緩慢な殺藻性を有する新規ウイルス様因子の性状を精査した。ゲノムは環状DNA（3242nt）であり、3つのORFが確認された。珪藻との共存関係の理解という観点から興味深いウイルスであると考えられた。
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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
本計画研究では、水圏生物群とウイルスとの共存機構の解明および宿主対ウイルスの多様な関係性を解明することを目的とする。平成28年度には、これらの目標を達成する上で必要な、今後、高い頻度で用いることになる各種測定技術およびシステムの妥当性を確認するとともに、多くの基礎的知見を集積した。すなわち、今後の研究推進および研究設計に必要十分な情報を得ることができた。これらの状況から、本計画研究は概ね順調に進展していると判断した。
特に細胞内に潜むRNAウイルスを効率的に検出する新規手法（FLDS法）が様々な天然微生物群集に対して適用可能であることを明らかとし、溶菌・溶藻を起こさず共存するウイルスについての研究を可能とする道を拓くことができた点は特筆に値する。これはウイルス生態学を推進する上で画期的な成果であり、実際に水環境以外のウイルス（例えば昆虫ウイルスやほ乳類ウイルスなど）の分野にも導入されつつある。また、本研究で開発しようとする「ウイルス情報統合解析システム」では、ウイルスゲノム情報から宿主を推定するためのロジックの構築を目指している。このシステム開発により、既存のウイルスメタゲノムデータの有効活用とウイルス生態を巡る理解の深化に対する貢献が大いに期待できる。
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| Strategy for Future Research Activity |
・赤潮発生時前後の試料からメタゲノムおよびヴィロームデータを獲得し、赤潮発生との関係を理解するための基盤データを整備する。また、得られた試料の解析を進め、各生物群およびウイルスの季節的組成変動の特徴を探る。これにより、赤潮頻発海域における各生物群およびウイルスの季節的組成変動特性を解明する。また引き続き、ウイルス―宿主関係の推定パイプラインの整備等、各種ウイルス情報解析システムの改善を図る。
・海洋微生物組成の違いがRNAウイルス相に及ぼす影響をグローバルに捉えるため、より広範な環境から得た試料に対して網羅的RNAウイルス探索を行う。さらに、海底下深部(～400 m)の掘削試料についても解析を進め、１本鎖DNAタイプ優占現象が深部海底下でも普遍的なイベントであるかどうかを検証する。これらにより、海洋ウイルスの多様性・普遍性に関する知見を蓄積する。さらに、赤潮個体群を初めとする水圏生物群に共存するウイルスを探索し、その多様性を明らかにする。
・新規珪藻ウイルスの各ORFに関する機能予測ならびに系統解析を実施する。また、天然海底泥中にストックされている珪藻感染性ウイルスの経時的変遷状況を把握する。さらに、陸水～海水域の珪藻からのウイルスの網羅的検出を試みる。
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[Journal Article] Environmental viral genomes shed new light on virus-host interactions in the ocean.2017
Author(s)
Nishimura Y., Watai H., Honda T., Mihara T., Omae K., Roux S., Blanc-Mathieu R., Yamamoto K., Hingamp P., Sako Y., Sullivan M.B., Goto S., Ogata H., Yoshida T.
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Journal Title
mSphere
Volume: 2
Pages: 1-19
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] 完全ゲノムから定量化した海洋ウイルスの多様性とその宿主予測.2016
Author(s)
西村陽介, 綿井博康, 本田貴史, 三原知子, 大前公保, Blanc-Mathieu R., 山本圭吾, 左子芳彦, 五斗進, 緒方博之, 吉田天士
Organizer
水圏微生物研究フォーラム
Place of Presentation
東京大学大気海洋研究所
Year and Date
2016-08-09 – 2016-08-09
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