2020 Fiscal Year Research-status Report
プラナリアの生殖様式を操作する共生細菌の存在とその機能の解明
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19K16175
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
関井 清乃 弘前大学, 農学生命科学部, 研究機関研究員 (50786358)
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| Project Period (FY) |
2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | プラナリア / 生殖様式 / 共生細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
扁形動物プラナリアは無性生殖と有性生殖をつかいわけることができ、実験的にも無性個体を有性個体に転換させる系が確立されている（有性化）。先行研究により、プラナリアの無性個体と有性個体の細菌叢は大きく異っており、また、抗生物質処理によってプラナリアの有性化が一部進行することから、プラナリアの無性状態を維持する共生細菌が存在することが示唆された。受精卵を経て次世代をのこす有性生殖にくらべ、分裂・再生によって数を増やすプラナリアの無性生殖は共生細菌の増殖にとっても有利となり、そのように宿主の生殖様式を操作する共生細菌の存在があきらかとなれば、興味深い報告となる。本研究ではこのプラナリアの無性化に関与する共生細菌（細菌Xとする）の存在とその機能の解明を目的としている。
2019年度には（i）無性に多い細菌のなかから、配列特異的なノックダウンを行うことで細菌Xの同定に成功した。また（ii）この細菌Xの局在を調べるため、まず研究に用いているプラナリアDugesia ryukyuensisにおいて蛍光 in situ ハイブリダイゼーション（FISH）の系を確立した。
2020年度はさらに、(iii) 細菌Xの機能を推定するメタゲノム解析を行うため、プラナリアのDNAを含まない細菌ゲノムの調整方法の条件を確立し、メタゲノムシークエンスを行った。その結果、N50値（配列を長い順に並べて上から順に足していった時に，全体の長さの半分に達した時の配列の長さ）が約1.6Kbで約1700万リードの配列が得られ、現在、コンピュータによる解析によって環状ゲノムのde novoアセンブリとその配列解析を行っている。(iv) また、FISHによってこの細菌Xが腸内細菌であることが示唆され、細菌Xの配列特異的なプローブを用いたFISHを用いて、より鮮明なシグナルが得られるよう条件検討中である。
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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
当初の計画通り、プラナリアの無性個体に多く存在する細菌のなかから、無性状態に関与する細菌Xを同定することができ、さらに、細菌Xは腸内細菌である可能性が高いという知見を得ることができた。
今年度は宿主（プラナリア）のゲノムDNAを極力排除した質の高いDNA調整方法も順調に進んだおかげで、大量のロングリードのシークエンス生リードを得ることができた。現在、配列を解析中であるが、これにより細菌Xのゲノムの全長決定、および無性個体に存在する（その他の細菌もふくめた）細菌叢全体の機能との比較が可能になり、細菌Xの無性個体における役割の解明にむすびつく。
これらのことから、「（2）おおむね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
現在、細菌Xおよびプラナリア無性個体の細菌叢のメタゲノム解析が進行中である。今後はこれに、同じように調整した有性個体の細菌叢のサンプルも加え、細菌X、プラナリア無性・有性個体の細菌叢を比較するメタゲノム解析を行い、細菌Xがプラナリアの無性個体で行っている特定の機能（物質の代謝など）を推定する。この解析によって絞られてくる細菌Xの原因遺伝子の候補に対して、配列特異的なノックダウン方法を応用することで、細菌Xがどのようにして宿主の無性状態を維持しているかのメカニズムの解明を目指す。
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| Causes of Carryover |
2020年度に予定していた学会発表をとりやめたため、2020年度に予算立てしていた旅費は本年度に使用する。
また細菌Xおよび、プラナリア無性個体の細菌叢のシークエンスは行ったが、比較のための有性個体の細菌叢のシークエンスがまだ終わっておらず、それに伴う必要な消耗品（物品費）を本年度に繰り越すことにした。
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Research Products
(2 results)
