2015 Fiscal Year Research-status Report
農耕地生態系の潜在的物質循環ポテンシャルを可視化する
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15KT0039
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
高見 英人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海底資源研究開発センター, 上席研究員 (70359165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
豊田 敦 国立遺伝学研究所, 生命情報研究センター, 特任准教授 (10267495)
磯部 一夫 東京大学, 農学生命科学研究科, 助教 (30621833)
竹本 和広 九州工業大学, 大学院情報工学研究院, 准教授 (40512356)
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| Project Period (FY) |
2015-07-10 – 2018-03-31
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| Keywords | メタゲノム / 農耕地土壌 / 生理代謝ポテンシャル / MAPLEシステム / 微生物生態系 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
物質循環プロセスが微生物の多彩な代謝系によって駆動されていることに着目し、微生物群集のメタゲノム情報から見える生態系の多様な物質循環能を独自に開発した生理・代謝ポテンシャル評価システム、MAPLEを用いて網羅的に可視化することが、本研究課題である“農耕地生態系の潜在的物質循環ポテンシャルを可視化する”の、大きな目的の一つである。
平成28年度は、まず、解析に用いる土壌サンプルの選定とDNA抽出を行なった。熊本、東京、山形の各都県6箇所で3回ずつ採取された18サンプルのメタゲノム配列決定を行った。配列決定は、Illumina HiSeqを用いて行い各サンプルから300万配列以上の400 base以上の配列を産出することができた。現在、産出された塩基配列から遺伝子領域の抽出作業とアミノ酸配列への変換作業中である。
これとは別に、メタゲノム配列に基づく生理・代謝機能の解析に用いるMAPLEシステムの高速化をはかるため、これまでのBLASTに替わる検索エンジンであるGhost Xを用いた解析を検討し、MAPLEシステムの最初のステップである遺伝子のホモジー検索にかかる時間を1/10程度短縮することができた。また、システム全体にかかる計算時間としては1/3程度にまで短縮可能であることが分かった。
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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
本研究課題は、7月中旬に採択が決定し、実質9月からのスタートとなったが、平成27年末までに選定された農耕地土壌サンプルの一部ではあるが、水田、畑を中心に18サンプルのメタゲノムDNA抽出、配列決定を行い、MAPLEシステムでの解析に必要な400 base以上の塩基配列を各サンプルから300万以上得ることができた。
また、これとは別に、できるだけ数多くのメタゲノム配列の解析を迅速に行うため、解析に用いるMAPLEシステムの高速化を図った。今後詳細な検討が必要ではあるが、従来の1/3程度にまで解析時間の短縮が見込まれた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成28年度は、平成27年度までに配列決定がなされた18サンプルのMAPLEシステムによる解析を行う。これにより、熊本、東京、山形の各都県の水田、畑地の特徴、傾向などを、KEGG機能モジュールの充足率%、モジュールのabundance (存在度)、モジュールを充足する生物種の内訳などから詳細に検討する。また、この結果をもとに更なる解析に用いる、農耕地、森林土壌等を選定し、DNA抽出、メタゲノム配列決定を行い、先と同様にMAPLEによる解析を行う。
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| Causes of Carryover |
解析に使用するMAPLEシステムの高速化には、ソフト的な面だけではなく、ハード面でも改良が必要とわかった。しかし、既設の計算用サーバのメモリ増設には今年度予算だけでは不足するので、次年度予算の購入を決定したため。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
既設の計算サーバの4ノード分のメモリを128GBから256GBへの増設に必要な費用に充てる計画である。
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Research Products
(1 results)
