2021 Fiscal Year Annual Research Report
培養技術とゲノム解析で紐解く硝化界のダークマター「完全アンモニア酸化細菌」
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19K16218
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| Research Institution | Chuo University |
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Principal Investigator |
藤谷 拓嗣 中央大学, 理工学部, 助教 (50708617)
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2019-04-01 – 2022-03-31
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| Keywords | 硝化 / comammox / 土壌 / 培養 / ゲノム / 酸性 / アンモニア / 亜硝酸 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
硝化反応の発見以来，アンモニアと亜硝酸の酸化はそれぞれ異なる微生物（硝化菌）によって行われると考えられてきた。しかし近年，両反応を一菌体で担う完全アンモニア酸化（complete ammonia oxidation: comammox）細菌の存在が明らかとなった。comammox細菌は地球上に幅広く存在しており，生態系に及ぼす影響は大きいと推測されている。しかし，培養が難しいためにcomammox細菌の生理学・生化学的な情報は不明な点が多い。comammox細菌は，従来亜硝酸酸化細菌として認識されていたNitrospira属に分類されるが， comammox細菌と亜硝酸酸化のみ行うNitrospiraのどちらも，土壌由来の分離株は得られていない。そこで本研究では，培養技術とゲノム解析技術を併用し，土壌に生息するNitrospiraの生理学的性質とゲノム特性を解明することを目的とした。
今年度は，高濃度のアンモニアを連続供給し，酸性条件で運転したバイオリアクターで集積されたcomammox細菌を対象に，メタゲノム解析を実施した。その結果，アンモニア酸化および亜硝酸酸化の酵素遺伝子を併せ持つNitrospira sp. TFCの全ゲノムが構築された。既往研究で報告されている4種のcomammox細菌（N. inopinata、Ca. N. nitrosa、Ca. N. nitrificans、Ca. N. kreftii）とのANI（塩基配列相同性）は種の基準である95%未満であり，TFCはこれらと別種相当の新規性をもつことが明らかになった。さらにTFCは，上記4種が持たないシアン酸分解酵素や尿素輸送体を保有した。ただし，これらの遺伝子は既往研究で排水処理施設から構築されたcomammox細菌のゲノムと共有しており，酸性環境に限らず有用な遺伝子であると推測される。
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