2019 Fiscal Year Research-status Report
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18KK0203
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| Research Institution | University of Tsukuba |
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Principal Investigator |
稲垣 祐司 筑波大学, 計算科学研究センター, 教授 (50387958)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
石谷 佳之 筑波大学, 計算科学研究センター, 研究員 (60772043)
中山 卓郎 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (70583508)
矢吹 彬憲 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(海洋生物環境影響研究センター), 研究員 (20711104)
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| Project Period (FY) |
2018-10-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 原生生物－細菌共生系 / 細胞内共生 / 生物多様性 / 海洋生態系 / 生態地理 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
2019年5月に、石谷が台湾・緑島でのサンプリング調査を行った。この調査で多種類の有孔虫・放散虫のサンプリングを行い、培養実験を行った。その結果、Allogromia sp.の培養株の作製に成功した。現在実験室内で継代培養に成功した。Allogromiaは有孔虫進化中で最も初期に分岐した系統であり、有孔虫初期進化を解明する上で重要である。またAllogromia細胞内には細菌が共生しているとの顕微鏡観察結果が報告されているが、共生細菌の詳細は不明のままである。
我々の知る限りこれまでAllogromiaの実験室内培養に成功した例はなく、この培養株はこれまで遅れていた当該生物種のゲノム・トランスクリプトーム解析、共生細菌のゲノム解析への道を拓くことになる。
中山と稲垣は、外洋性渦鞭毛藻Ornithocercus magnificusの細胞外構造中に共生するシアノバクテリア（OmCya）のゲノムを決定した。系統解析ではOmCyaが新奇海洋シアノバクテリア系統であること、メタゲノム解析では宿主渦鞭毛藻とOmCyaは緊密に共存し全球的分布を示すことが判明した。従って、従来のメタゲノム解析では、渦鞭毛藻と共生するOmCyaは見過ごされていたと考えられる。遺伝子レパートリーの比較により、OmCyaは近縁な自由生活性シアノバクテリアに比べゲノム縮退が進んでいることが判明した。
O. magnificusと同様に、外洋性渦鞭毛藻Histioneis depressaも細胞外構造中に共生細菌を保持している。我々はこの渦鞭毛藻から共生細菌を単離し、ゲノム増幅を行った後にシーケンス解析を開始した。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
2019年9月にVillefranche-sur-Mer（フランス）にて、本研究計画のパートナーであるロスコフ海洋研究所（フランス）・Columban de Vargas博士との共同サンプリング調査を計画していたが、先方の都合により調査が2020年2－3月に変更となった。しかしCOVID-19のパンデミックにより本調査は中止となった。
フランスでのサンプリング調査は中止となったが、2019年5月には石谷が台湾・緑島において有孔虫と放散虫のサンプリング調査を行った。その結果Allogromia培養株を確立したことは、今後の研究にとって極めて有意義である。また矢吹は定期的に江ノ島水族館とその周辺においてディプロネマ類のサンプリング調査を行い、ディプロネマ類培養株27株を確立した。
これまで中山が主導し外洋性渦鞭毛藻の細胞外構造中に共生する細菌のゲノム解析を行ってきた。この最初の成果として渦鞭毛藻O. magnificusに共生するシアノバクテリアのゲノムを解読し、アメリカ科学アカデミー紀要に発表した。この研究成果は大きな注目を集め、論文と同時にDalhousie大学（カナダ）・John Archibald博士の解説記事が掲載され、渦鞭毛藻の写真が雑誌カバーに選ばれた。渦鞭毛藻Histioneis depressaの共生細菌ゲノム解析を開始した。
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| Strategy for Future Research Activity |
COVID-19の感染状況によるが、2019年度に中止せざるを得なかったVillefranche-sur-Mer（フランス）におけるサンプリング調査を実施する。ただしロスコフ海洋研究所チームと調査時期をすり合わせる必要がある。共同でのサンプリング調査可能な時期が研究対象生物種の出現時期と合致しない場合、調査は2021年度以降に延期せざるを得ない。
2020年度には、沖縄における放散虫サンプリングは実施しない。少なくとも2020年前半では関東圏から沖縄に調査旅行が許されるほどCOVID-19は収束しないと考えられる。従って早くとも2020年度後半にならないと沖縄のサンプリング調査は行い得ないが、放散虫が大量発生する時期からは外れてしまうためである。筑波大学下田臨海実験センターを起点としたサンプリング調査は、COVID-19の感染状況に留意しながら、2020年度後半に実施する。
昨年度から開始した渦鞭毛藻Histioneis depressaの共生細菌ゲノム解析を引き続き行う。ゲノムデータを解析することで、共生細菌の分類、渦鞭毛藻－細菌間の共生関係はどのような基盤の上に成り立っているのか、共生細菌の宿主へどの程度依存しているのか、共生細菌ゲノムに縮小圧がかかっているのか、全球的分布を示すのか等を解明する。
2019年度に矢吹が確立したディプロネマ類培養株に対して顕微鏡観察を行い、詳細な種同定と共生細菌の有無を確認する。
有孔虫Ammoniaの共生細菌のゲノムシーケンスを引き続き行う。ゲノムシーケンスが得られた細菌が、実際に有孔虫細胞内に存在するかをin situハイブリダイゼーションにより検証する。また有孔虫Allogromia sp.のゲノムシーケンスを実施する。
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| Causes of Carryover |
2018年にロスコフ海洋研究所チームと計画した地中海でのサンプリング調査は、先方の都合で翌年に延期となった。しかしフランスを含めた全世界でのCOVID-19パンデミックにより2019年度の調査は中止となった。このサンプリング調査費とそれに関連した経費を2020年度に持ち越すことになった。
現在のところCOVID-19が収束し、フランスでのサンプリング調査が可能になるのが何時になるのか不明である。しかし、繰越した予算は2020年度後半に計画しているサンプリング調査の費用に充てる予定である。
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[Journal Article] Inventory and Evolution of Mitochondrion-localized Family A DNA Polymerases in Euglenozoa2020
Author(s)
Ryo Harada, Yoshihisa Hirakawa, Akinori Yabuki, Yuichiro Kashiyama, Moe Maruyama, Ryo Onuma, Petr Soukal, Shinya Miyagishima, Vladimir Hampl, Goro Tanifuji, Yuji Inagaki,
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Journal Title
Pathogens
Volume: 9
Pages: 257
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Large DNA virus promoted the endosymbiotic evolution to make a photosynthetic eukaryote2019
Author(s)
Mitsuhiro Matsuo, Atsushi Katahara, Makoto Tachikawa, Yohei Miakuchi, Hideki Noguchi, Atsushi Toyoda, Asao Fujiyama, Yutaka Suzuki, Takayuki Hata, Soichirou Satoh, Takuro Nakayama, Ryoma Kamikawa, Mami Nomura, Yuji Inagaki, Ken-ichiro Ishida, Junichi Obokata
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Journal Title
bioRxiv
Volume: -
Pages: -
DOI
Open Access
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