2019 Fiscal Year Research-status Report
Culture collection of terrestrial cyanobacteria related to black stains on Okinawa buildings
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19K06090
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| Research Institution | University of the Ryukyus |
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Principal Investigator |
須田 彰一郎 琉球大学, 理学部, 教授 (00359986)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | シアノバクテリア / 気生 / 16S rRNA / 16S-23S ITS / 分類 / 分子系統解析 / 形態 / 系統分類 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は，沖縄の建造物表面の黒い着色の原因となる気生シアノバクテリアを特定することを第一義に，生態的な情報を得ると共に分離培養株を確立し，培養・生育実験により詳細を明らかにすることである。そのためには，最新の多相分類法を用いて，正確な分類がなされた保存株を確立することが必要になる。
予備的な研究として琉球大学構内の建造物から気生シアノバクテリアの分離培養株の構築を行い，一部整理できた株を用い16S rRNA遺伝子部分塩基配列に基づく系統解析と形態観察を行ったところ，大学構内という狭い採集範囲にも関わらず，非常に多様性が高い気生シアノバクテリアが存在していることを明らかになった。本研究では，この時構築した分離培養株を基礎として，新たな分離培養株も増やしている。詳細な株の見直しから，多くの株が単一シアノバクテリア化していないことや，真菌類が混在などのコンタミネーションが判明したため，再分離を行ない，単一シアノバクテリア化を進めた。これらの保存株と新規分離株を用いDNA抽出から16S rRNA遺伝子および，16S-23S ITS領域のデータを解析し，281配列のデータが得られ，解析中であるが，いくつか報告すべき情報が得られている。
単細胞株では，形態的にPseudocapsa dubia と同定でき，遺伝的にAliterella atranticaにほぼ一致する株の存在し，属の見直しの必要性が考えられた。糸状株では，Nodosilinea属の未記載種が少なくとも２種存在することと，近縁な系統群がない未記載属株の存在も示唆された。異質細胞を持つ株では，形態的にNostoc属に含まれる遺伝的に異なる系統群が複数あること，Brasilonema属の未記載種が少なくとも２種存在することなどが明らかになっている。これらについては研究を進め，研究発表から論文化を予定している。
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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
保存株の観察作業を行い、単一シアノバクテリア化していない株、他の藻類（単細胞緑藻）や真菌類の混在が認められた株が存在したため、これらの単一シアノバクテリア化を行う必要があった。有機物添加培地と抗生物質による純化方法を研究開始当初２ヶ月ほど試みたが効率的ではなかった。このため、従来からのピペット洗浄法に切り替え、培養保存株の再分離を行なった。再分離後、生育が認められるまで１～２ヶ月を要した。新規株の探索のために、沖縄本島各地、周辺離島（阿嘉島）、石垣島、西表島での採集を行い、分離用サンプルを採集するとともに生育環境情報を得た。
再分離株と新規分離株からDNA抽出を行うとともに、巨視的群体の主構成シアノバクテリアの単一糸状体PCRを行い、16S rRNA領域と16S-23S ITS領域等のPCR産物を得、281配列のデータが得られた。琉球石灰岩性の建造物表面で巨視的群体を形成していた異質細胞を持つシアノバクテリアの培養には庭園用の白砂を加えることで生育を安定させることができた。いくつかの株については分子遺伝学的に新規分類群であることが示唆された。形態観察を行い、既知種との比較とともに詳細な検討が必要である。これらのことから、研究は概ね予定通りであるが、いくつかの新規分類群の存在が示唆されたことは、予定を上回る内容も得られていると言える。一方、採集時に得た生態的情報は、限定的で、環境の傾向を示す程度でしかなく、生育過程を明らかにするには不足している。そのため、本研究の主な研究目的から外し、今回得られた生育環境情報をもとに、長期にわたる各種生態情報の計測を含めた、異なる研究を立ち上げる必要があることが明らかになった。
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| Strategy for Future Research Activity |
確立した分離培養株の整理を継続し、正確な分類を行う。特に、いくつか未記載種や未記載属の可能性がある株を優先する。確立した分離培養株全てに16S, 16S-23S ITS領域の塩基配列情報を基盤的な情報として解析することにし、加えて、近縁分類群の最新研究を参考に、rpoC1, rbcL, nifHなどを必要に応じて解析する。形態観察は必要に応じて微細構造観察まで行う。これらの研究成果は、今般の新型コロナウイルスの影響により、国際学会はもとより、国内学会などの研究集会の開催が不透明ではあるが、予定されていた学会・研究集会への参加・研究発表を予定して研究を進めていく。また、多様性研究と分類学的研究の投稿論文を作成し、受理を目指す。沖縄県内の移動も、離島はもちろん、県内の移動も憚られることから、新たな採集を行うことが難しいかもしれない。下期からは可能になるとして採集や学会などへの参加予定を計画しておくこととするが、ウイルスの影響が長期化した場合は、非常に特徴的であることが明らかになった株が明らかになった場合、予算的に不可能であったゲノム解析も考慮する必要がある。
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| Causes of Carryover |
年度前半は他の予算を用いた採集調査旅行を行い、年度末にかけて研究室の大学院生らと国内学会への参加・報告、県内離島への採集調査旅行を計画していたところ、コロナウイルス関係で学会は中止になり、採集調査旅行も自粛する状況になったため、予算の大きな部分を占めていた旅費の執行が行えなかった。その代わり、令和２年度も国際学会や国内学会の開催が延期になっている状況であるが、年度末にチリで開催予定の国際藻類学会への参加を予定している。国際的なウイルスの情勢が好転しないことが予想される場合には、本研究で行うことが予算的に困難であった特徴的な気生シアノバクテリア株のゲノム解析を行うことも検討する。
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