2021 Fiscal Year Research-status Report
メタゲノムデータから解き明かす氷河シアノバクテリアの世界的な多様性
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19K23766
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
村上 匠 国立遺伝学研究所, 情報研究系, 特任研究員 (00806432)
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| Project Period (FY) |
2019-08-30 – 2023-03-31
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| Keywords | 氷河生態系 / クリオコナイト / シアノバクテリア / メタゲノム / 環境微生物 / 脱窒 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
氷河表面で形成される顆粒状の微生物集合体「クリオコナイト」は、氷河生態系において主要な生化学プロセスが集約される生物ホットスポットである。一方で、クリオコナイトを構成する微生物の種類やゲノム情報、地域間差異に関する詳細は不明であった。2021年度に行ったクリオコナイトメタゲノムデータの比較解析によって、極域とアジア山岳地域の氷河とではクリオコナイト内の細菌の種構成や保有遺伝子組成が大きく異なることが判明した。顕著な例として脱窒関連遺伝子の分布が挙げられ、アジアのクリオコナイトからは極域に比べ顕著な量の脱窒関連遺伝子が検出された。これによって、クリオコナイト内での窒素循環に地域的な差異がある可能性が示唆された。また、クリオコナイトの主要一次生産者であるシアノバクテリアのドラフトゲノムをメタゲノムデータから再構築することに成功した。その結果、シアノバクテリアの種構成や利用する光波長の種類に関しても、極域とアジアとでは異なることが明らかとなった。
こうしたクリオコナイト細菌群集の構造的差異は、栄養条件や気象条件といった各地域の氷河環境の差異を反映したものと考えられ、クリオコナイト、ひいては氷河生態系の多様性を検証する上で重要な知見になると考えられる。
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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
メタゲノムデータからの氷河シアノバクテリアのゲノム再構築および地域間比較によって、本課題の目的であった氷河シアノバクテリアの多様性や生態に関する新たな知見を報告することができた。さらに、シアノバクテリアに留まらずクリオコナイトを構成する様々な細菌のゲノム情報を解析することで、クリオコナイト細菌群集の系統組成や代謝能の地域間差異が明らかとなった。一連の解析に時間を要したため事業期間を延長したが、当初計画していた解析・成果報告は概ね遂行できた。
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| Strategy for Future Research Activity |
アジア地域のクリオコナイトから採集したサンプルの追加シークエンシングを行ったが、これらに関しては解析の途上である。さらなる解析を押し進め、遺伝子機能や系統的多様性についてのより詳細な理解を目指す。
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| Causes of Carryover |
既存データの解析と成果報告に時間を要したため、本事業で新規にシークエンスしたサンプルについては解析が完了していない。次年度中に解析を進めてさらなる成果の充実を図るとともに、学会発表や国際誌への投稿を行う予定である。
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