2017 Fiscal Year Research-status Report
遺伝子の水平伝播ワールドにおける細菌分類の指標探索
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15K14595
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
馬場 知哉 国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任教員 (00338196)
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| Project Period (FY) |
2015-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 南極 / 微生物 / ゲノム / 遺伝子 / 水平伝播 / 系統解析 / 分類 / BLSOM |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は大陸移動により約1,400万年前には他の大陸から隔離され、極低温、貧栄養、白夜／極夜の特殊な日照条件など、他の大陸とは異なる気候環境に変容した南極大陸上の生物圏において、一部の露岩域の湖沼底にのみ存在が確認されているコケ坊主生態系を構成する細菌の多様な遺伝子の水平伝播に着目し、細菌の進化と分類に関する新たな指標探索を目的としている。これまでに、16S rRNAなど一部の遺伝子の塩基配列情報に基づく系統解析の整理、ゲノム情報を網羅的な遺伝型として遺伝子の保存性に基づく系統解析の整理、ゲノム情報から推定された遺伝子機能と水平伝播が示唆された遺伝子群との関連性を中心に比較ゲノム情報解析を行った。解析対象として、世界中に広く分布し、ヒト病原菌、植物病原菌、窒素固定菌、植物の生育促進菌、難分解性物質の分解菌など機能的にも環境的にも多様な適応進化と種分化が研究され、ゲノム情報の蓄積が最も多いPseudomonas属細菌を中心に、Rhizobium属、Brevundimonas属、Polaromonas属、Shingomonas属、Rhodoferax属、Flavobacterium属など、比較可能な細菌分離株について他の大陸の近縁種との比較ゲノム情報解析を行った。水平伝播遺伝子の機能推定としてアミノ酸配列の比較解析から、窒素循環、炭酸固定、光応答、接合伝達など、代謝やエネルギー循環に関わる遺伝子群の存在が多数示唆されたが、機能未知の遺伝子群も多く、また、水平伝播遺伝子の由来生物種の推定も困難であった。そこで、連続塩基組成のみに着目してゲノム配列断片を生物種ごとに高精度にクラスタリングできる一括学習型自己組織化マップ（BLSOM）を用いて水平伝播遺伝子の検出を行った結果、アミノ酸配列の比較解析では推定が困難な遺伝子群に関し、他の大陸起源の近縁種と比較して水平伝播遺伝子が多いことが示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
昨年の「今後の研究の推進方策」に沿って、Pseudomonas属細菌に絞ったフェノタイプ（表現型）マイクロアレイを実施し、ゲノム情報を基にした遺伝型と表現型の関連性に関する指標探索の検討に時間を要した。Pseudomonas属細菌の投稿論文を中心に、その他の細菌における比較ゲノム情報解析に関する投稿論文を準備中であるが、研究遂行上で、より高精度のゲノム配列情報の取得にも努める必要が生じ、いずれも予想を上回る労力と時間を要する結果となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
次年度（延長年度）に本研究課題を完遂させるために、Pseudomonas属細菌の投稿論文を筆頭に、順次、その他の細菌における比較ゲノム情報解析に関する論文投稿を行う予定である。
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| Causes of Carryover |
理由：本研究課題の論文投稿による完遂のため、それに関わる経費を確保しながら、研究を推進した結果、当初の計画における経費の一部を次年度に移行させる必要があり、そのため次年度に使用額が生じることとなった。
使用計画：本研究課題の論文投稿による完遂のため、それに関わる経費に充当の計画である。具体的には、研究協力者との打ち合わせおよび学会等での発表のための経費（旅費）、論文投稿に関わる経費（その他）を中心に、投稿論文の査読者からの指摘に沿った一部の追加・補足実験に要する試薬・消耗品の経費（物品費）を予定している。
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