2015 Fiscal Year Annual Research Report
生物界の暗黒物質「未知アーキア」の解明―分離培養で開拓する多様な新生物機能―
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15H02419
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
井町 寛之 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 主任研究員 (20361933)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉木 秀幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (00421842)
高木 善弘 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 主任技術研究員 (10399561)
諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (30421845)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | アーキア / 生物多様性 / バイオリアクター / 古細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
集積培養に成功している嫌気的メタン酸化反応に関与する未知アーキアの細胞形態を調べるために高感度FISH法の1つであるin situ HCR法を用いて視覚的に微生物細胞の検出を行った。その結果、本アーキアは直径400 nm程度の極めて小さい球菌であることが判明した。続いて、本アーキアのゲノム解析を行なった。本アーキアは他のよく知られているような微生物と比較して、細胞の増殖率が悪く、ゲノム解析に必要な細胞および核酸の量を得ることが困難であった。そこで、培養条件等の検討を行い細胞増殖の効率を上げる等の工夫を行うことで、ゲノム解析が可能な核酸の量を準備することができた。現在、ドラフトゲノムを得ることができている。一方で、代謝発現解析をするための十分量のRNAを準備することができず、RNA-Seq法による詳細な代謝発現解析をすることができなかった。
海底下深部の堆積物や天然ガス鹹水に生息する未知アーキアを培養するために、下降流懸垂型スポンジ (down-flow hanging sponge: DHS) リアクターを設計・組み立てを行い、運転を開始した。リアクター運転期間中にはリアクターから排出される水・ガスの化学分析を定期的に行った。その化学分析から微生物反応が確認されたリアクターに対して、培養されたアーキアの種類を16S rRNA遺伝子に基づいた分子生態解析を行った。その結果、いくつかの未培養系等群に属するアーキアがリアクター内で培養されていることが明らかとなった。また、海底下2kmの石炭層サンプルからメタン生成微生物群集の培養に成功し、メタン生成アーキアを分離することに成功した。
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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
培養できているアーキアのRNA-Seq法による代謝発現解析は平成28年度中の解析終了を目指していたが、本アーキアは一般的によく知られた他の微生物と比較して、細胞の増殖率が極めて低いために代謝発現解析をするために十分なRNAを得ることができず、計画通りに進むことができなかった。現在、RNA-Seq法に供するに十分なRNAを得るべく大量培養を進めている。一方で、DHSリアクターを用いて開始した培養は順調に進み、いくつかの未知アーキアが培養されていることを16S rRNA遺伝子解析により特定したこと、さらには海底下大深部2の石炭層からメタン生成アーキアを分離することに成功したことから、上記のように評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
すでに培養に成功しているアーキアに関してはRNA-Seq法を用いた代謝発現解析や電子顕微鏡による詳細な細胞の形態観察を行う。DHSリアクターで新たに培養できている未知アーキアに関しては、分離操作を行うと共に、分離を効率的に進めるためにゲノム情報の獲得をメタゲノムあるいはシングルゲノム解析により行う。
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[Journal Article] Exploring deep microbial life in coal-bearing sediment down to ~2.5 km below the ocean floor2015
Author(s)
Inagaki F, Hinrichs K-U, Kubo Y, Bowles MW, Heuer VB, Hong W.-L., Hoshino T, Ijiri A, Imachi H, Ito M, Kaneko M, Lever MA, Lin Y.-S., Methe BA, Morita S, Morono Y, Tanikawa W, Bihan M, Bowden SA, Elvert M, Clombitza C et al.
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Journal Title
Science
Volume: 349
Pages: 420-424
DOI
Peer Reviewed / Int'l Joint Research / Acknowledgement Compliant
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[Journal Article] Variance and potential niche separation of microbial communities in subseafloor sediments off Shimokita Peninsula, Japan2015
Author(s)
Nunoura T, Takaki Y, Shimamura S, Kakuta J, Kazama H, Hirai M, Masui N, Tomaru H, Morono Y, Imachi H, Inagaki F and Ken Takai
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Journal Title
Environmental Microbiology
Volume: 18
Pages: 1889-1906
DOI
Peer Reviewed
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