2019 Fiscal Year Annual Research Report
Microbial loop, dominant food chain in lake hypolimnion
| Project/Area Number |
19H03302
|
|---|
| Research Institution | Kyoto University |
|---|
Principal Investigator |
中野 伸一 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (50270723)
|
|---|
| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
早川 和秀 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 総合解析部門, 副部門長 (80291178)
山口 保彦 滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 総合解析部門, 研究員 (50726221)
三木 健 龍谷大学, 理工学部, 教授 (00815508)
|
|---|
| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
|
| Keywords | 湖沼 / 深水層 / 溶存有機物 / 細菌 / 原生生物 / 微生物ループ |
|---|
| Outline of Annual Research Achievements |
湖沼の最下層で太陽光が届かず水温も低い深水層は、大型生物の生息が限られており、これまでほとんど研究が為されて来なかった。本研究は、湖沼の深水層では細菌や原生生物などの微生物により構成される微生物ループ（微生物の食物連鎖）が卓越することから、細菌による溶存有機物の利用、原生生物の摂食およびウィルスの感染による細菌の死滅までを調べ、湖沼深水層における微生物ループの動態を明らかにする。群集・ゲノム解析による細菌と原生生物の多様性と生理生態学的特性の解明、最先端測定機器による有機物化学分析による細菌餌資源の検討、海外研究者との共同による最先端技術を用いる細菌の死滅過程の定性・定量的解析を行う。「細菌群集を対象とするメタトランスクリプトーム解析」は、昨年度までに琵琶湖沖の細菌群集のメタゲノム（DNA）およびメタトランスクリプトーム（RNA）サンプルの時空間的な採集が完了した。DNAサンプルに関してはすでにシーケンス解析まで完了した。「溶存有機物（DOM）の濃度と化学組成」は、昨年度は、限外濾過と固相抽出を用いたDOMの分子サイズ別分画・濃縮のためのシステムの立ち上げを進め、まず小規模スケールでの手法開発を進めた。「DOM分解に寄与する細菌群集の特定」は、昨年度はパイロット実験として、琵琶湖表層の湖水を用いた有機物長期分解実験を行い、分解に伴う有機物組成の変化を明らかにした。「細菌によるDOM資化性の検討」は、昨年度は琵琶湖の表層０ｍと深層５０ｍ地点で環境水と微生物群集のサンプリングを行い、エコプレート培養実験を用いて微生物群集の炭素基質利用性の違いを比較した。「原生生物による細菌の摂食速度測定と餌選択性」は、昨年度はチェコのSimek博士の研究室に滞在して、Predator-prey double hybridizationを習得した。
|
| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、以下の通り、当初の予定通りの研究を進めていることに加え、すでに次年度の予備実験なども行うことができている。また、最も気がかりであったチェコ出張による技術習得も、新型コロナウィルス問題がチェコおよび日本で深刻化する直前に行うことができた。細菌群集を対象とするメタトランスクリプトーム解析：昨年度までに琵琶湖沖の細菌群集のメタゲノム（DNA）およびメタトランスクリプトーム（RNA）サンプルの時空間的な採集が完了した。DNAサンプルに関してはすでにシーケンス解析まで完了した。溶存有機物（DOM）の濃度と化学組成：昨年度は、限外濾過と固相抽出を用いたDOMの分子サイズ別分画・濃縮のためのシステムの立ち上げを進め、まず小規模スケールでの手法開発を進めた。今年度は、分画・濃縮のための条件を詳細に検討する。DOM分解に寄与する細菌群集の特定：昨年度は、パイロット実験として、琵琶湖表層の湖水を用いた有機物長期分解実験を行い、分解に伴う有機物組成の変化を明らかにした。細菌によるDOM資化性の検討：昨年度は、琵琶湖の表層０ｍと深層５０ｍ地点で環境水と微生物群集のサンプリングを行い、エコプレート培養実験を用いて微生物群集の炭素基質利用性の違いを比較した。今年度は昨年と同様に琵琶湖環境水中の微生物群集を用いた培養実験を行う。（５）原生生物による細菌の摂食速度測定と餌選択性：昨年度は、チェコのSimek博士の研究室に滞在して、Predator-prey double hybridizationを習得した。今年度は、当該手法を用いて、琵琶湖の原生生物の食胞内に取り込まれた細菌をFISHプローブ特異的に検出する。
|
| Strategy for Future Research Activity |
本年度は、新型コロナウィルス感染拡大防止に努めながら、以下の研究を計画している。細菌群集を対象とするメタトランスクリプトーム解析：今年度は得られたメタゲノムデータのアセンブリ・アノテーションによる細菌ゲノム情報の解析を行う。RNAサンプルに関しては、昨年度にRNA抽出まで完了しており、今年度はシーケンス解析を行うとともに、得られたデータをゲノム情報と統合的に解析することで、琵琶湖沖における細菌系統ごとの各遺伝子の時空間的な発現プロファイルを得る。溶存有機物（DOM）の濃度と化学組成：今年度は、分画・濃縮のための条件を詳細に検討するとともに、大規模スケールでの手法開発を進める。DOM分解に寄与する細菌群集の特定：今年度は、琵琶湖深水層の湖水を用いた小規模スケールでの有機物長期分解実験を行い、有機物組成と細菌群集組成の変化を追跡する。複数の実験条件での結果と、天然の琵琶湖深水層での変遷を比較し、細菌によるDOM分解プロセスに環境条件が与える影響を評価する。細菌によるDOM資化性の検討：今年度は昨年と同様に琵琶湖環境水中の微生物群集を用いた培養実験を行うが、この際には新たにMT2マイクロプレート（炭素源無／発色試薬含有）を用い、基質として琵琶湖水中で濃縮した有機物画分を用い、微生物群集の有機分解物能を表層と深層間、および鉛直混合程度の異なる季節間で比較する。原生生物による細菌の摂食速度測定と餌選択性：昨年度は、チェコのSimek博士の研究室に滞在して、Predator-prey double hybridizationを習得した。今年度は、当該手法を用いて、琵琶湖の原生生物の食胞内に取り込まれた細菌をFISHプローブ特異的に検出する。
|
Research Products
(6 results)
