2020 Fiscal Year Research-status Report
インビトロ合成生態系を用いた共生の起源と進化の解明
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20K06769
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| Research Institution | Ehime University |
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Principal Investigator |
中島 敏幸 愛媛大学, 理工学研究科(理学系), 教授 (70314945)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2023-03-31
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| Keywords | 細胞内共生 / 実験進化 / 生態系 / クロレラ / テトラヒメナ / 大腸菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
生産者として藻類（Micractinium sp.）、分解者として細菌（Escherichia coli）、高次捕食者として繊毛虫（Tetrahymena thermophila）の3種から構成される人工生態系（CETマイクロコズム）で１３年間の培養を行ってきた。これまでの解析により、この長期培養中に、Micractinium と E. coliからなる集塊やMicractinium を細胞中に取り込み細胞内共生する T. thermophila が観察されるようになった。CETマイクロコズム中の E. coliにはアミノ酸要求性を持つものが存在し、培養年数が長くなるにつれてアミノ酸要求性を持つ変異型の割合が増えていることが明らかになった。このことは細菌と藻類との間の共生進化による栄養交換を示唆している。そこで、本年度の課題として、藻類8年および13年培養分離株（各５０株）の性状を解析することによって、細菌あるいは繊毛虫との共生を可能にする形質（集塊形成率が高い場合は細菌と、低い場合は繊毛虫と共生しやすい）を進化させているかを明らかにすること、また一部の8年及び13年培養の藻類については培養ろ液をアミノ酸分析を行い、E. coli の8年及び13年培養分離株のアミノ酸要求性との関係を明らかにすることを検討した。
解析の結果，いずれの培養年においても藻類株には、集塊を形成する傾向のあるタイプ（大腸菌と共生しやすい）と形成せずに繊毛虫に取り込まれやすいタイプが存在することが明らかになった。また、藻類の培養濾液中のアミノ酸解析の結果、分離株が大腸菌が要求するアミノ酸を細胞外に出していることが示された。これらの結果は、今後藻類のゲノム解析により遺伝子レベルでの解析の基礎となることが期待される。
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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
昨年度は新型コロナ感染対策によりやや活動は制約されたが、藻類分離株計１００株の基本的形質の計測が完了した。これは、この制約下においては十分な達成度であると考える。
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| Strategy for Future Research Activity |
昨年度得られた情報から代表株を選定し、細菌或いは繊毛虫と共培養し共生進化司の発展度合いを、5年、8年、13年株の間で比較する。さらに、代表株の全ゲノム解析を行いDNAレベルで進化の過程を明らかにするための解析に着手する。
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| Causes of Carryover |
本年度の計画ではゲノムDNAシーケンシングの外注額を予定していたが、それに必要な基礎データの取得に時間がかかった。次年度は、すでに完了した基礎データ取得に基づき計画を実行する予定である。
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