2018 Fiscal Year Research-status Report
Development of assessment methods for forest environments based on microbiomes
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18K19870
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
山田 利博 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (30332571)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
平尾 聡秀 東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 講師 (90598210)
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| Project Period (FY) |
2018-06-29 – 2020-03-31
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| Keywords | 樹木 / 健全性 / 森林環境 / ナノポアシーケンサー / マイクロバイオーム |
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| Outline of Annual Research Achievements |
近年、森林や緑地の有する防災や水源涵養の機能をグリーンインフラとして活用し、社会資本の一環として整備することが、国土強靭化の国家戦略として提言されている。グリーンインフラ整備において最も重要なプロセスは、森林や緑地の環境の健全性の評価であるが、従来の手法では樹木診断にコストがかかり、原因菌類や感染経路の特定が困難であった。そこで、本研究では、健全な森林と病害の発生した森林でマイクロバイオームの比較解析を行い、病害と関連した微生物叢の特徴を明らかにして、マイクロバイオーム分析に基づく森林環境の評価手法を開発することを目的とする。また、リアルタイムシーケンス解析によるマイクロバイオーム分析をプロトコル化し、樹木保護の現場への普及を図ることで、環境評価手法の転換を図ることを目指す。
2018年度は、健全木と腐朽病害木を比較対照し、対象木と周囲の環境サンプルに含まれる菌類の網羅解析を行い、腐朽病害と関連のあるマイクロバイオームの特徴を明らかにすることに取り組んだ。東京大学秩父演習林のサワラ人工林で野外調査を行い、外部の病徴や打撃音樹内腐朽簡易診断装置（ワールド測量設計社）を用いて、腐朽度の診断を行った。また、健全木3本と腐朽病害木3本を比較対照し、対象木の材と周囲の土壌・枯死木・リター・樹皮からサンプルを採取した。抽出したゲノムDNAを鋳型として、真菌rDNA遺伝子ITS領域を対象としたアンプリコンシーケンス解析を行った。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2018年度は、（1）林業木のサワラと景観木のソメイヨシノを対象として、物理的手法による腐朽診断を行うこと、（2）健全木と腐朽病害木を比較対照し、アンプリコンシーケンス解析による樹木圏の微生物叢解析を行うことを計画しており、どちらもある程度進展しているといえる。ただ、前者の腐朽診断については、当初の想定よりも大幅に時間を要したことから、対象をサワラに絞ることで対応した。また、後者のアンプリコンシーケンス解析については、リファレンスとなるMiSeq（Illumina社）による解析は予定通り進展した。ただ、ナノポアシーケンサーMinION（ONT社）による解析は、取得配列の精度が低いため、適切なコンセンサス配列を構築する必要があり、その処理を組み込んだパイプラインの構築に時間を要し、分類群データの取得には至っていない。ナノポアシーケンサーの解析パイプラインの構築は2019年度に進める予定である。
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| Strategy for Future Research Activity |
2019年度は、2018年度に引き続いて、ナノポアシーケンサーMinIONによるリアルタイムシーケンス解析パイプラインの構築を進めるとともに、従来手法のMiSeqから得られた菌類組成と比較して、再現性の検証を行う。そして、この成果を取りまとめ、国際学術誌に発表する。また、一連の現地でのサンプル採取・シーケンスライブラリー調整・マイクロバイオーム分析に関するバイオインフォマティクス解析をプロトコルにまとめ、微生物叢から樹木腐朽の診断を行うアプローチを体系化する。これらはリアルタイムシーケンスを用いた樹木病害の現地診断手法として公表して、樹木保護の実務に使用してもらうことで、プロトコルをアップデートして技術の普及を進めていく。
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| Causes of Carryover |
ナノポアシーケンサーのフローセルとサンプル調整試薬のバージョンアップが予定されており、それに対応して次年度にこれらを購入するために、次年度使用が生じた。
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