Re-examination of competitive exclusion principle: effect of sex on Paramecium experiments by Gause

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 20K06830
• Research Institution: The University of Shiga Prefecture
• Principal Investigator: 高倉 耕一 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (50332440)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉山 浩平 滋賀県立大学, 環境科学部, 准教授 (90402750) ; 吉山 洋子 龍谷大学, 農学部, 実験助手 (80519968)
• Project Period (FY): 2020-04-01 – 2023-03-31
• Keywords: 競争排除則 / Gause / ゾウリムシ

Outline of Annual Research Achievements

競争排除則は、生態学における基本原理の一つとされてきた。本法則は、ゾウリムシ類を用いた室内実験により、1930年代にGauseによって初めて検証されたとされ、その後も他の分類群を用いていくつかの検証例がある。Gauseによる研究では、ゾウリムシParamecium caudatumがその近縁種ヒメゾウリムシParamecium aureliaによって排除されることが示された。本研究ではこの実験を再現するとともに、その結末に及ぼす性（接合型）の影響を明らかにすることを目的とした。本年度は、特に過去の実験結果の再現のために必要なゾウリムシ類および餌細菌類の培養条件の検討を目標として研究を行う予定としていた。
ナショナルバイオリソースプロジェクトで維持・分譲されているP. caudatumとP. tetraurelia（Gauseが実験に用いたP. aureliaはその後複数種に分けられた。P. tetraureliaはそのうちの1種。）をそれぞれ複数の株を入手し、その餌資源としての細菌Bacillus subtilisを含め、培養・増殖の手順を確認し、より効率的な実験手法の検討を行った。その結果、乾燥酵母製剤を用いた培地により、P. caudatumとP. tetraureliaのストックカルチャーを安定的に維持する手順を確認できたほか、実験に用いる餌細菌の培養・精製・定量の手順を確認することができた。
競争排除の再現を行うために、液体培地で振盪培養した細菌を与え、小容量容器内でゾウリムシ類の培養を行うことを試みたが、この培養については十分に安定的に維持できる条件を決めることは出来なかった。また、P. caudatumとP. tetraureliaを効率的に計数する手法についても確立には至らなかった。

Current Status of Research Progress

4: Progress in research has been delayed.

Reason

年度前半は、新型コロナ感染症の流行に伴い、大学への入構制限が続いた。また、年度後半になってからは、感染予防のために実験室使用人数の上限が定められたうえでの作業となったり、しばしば実験室の使用が制限されたことがあり、十分に作業の時間を確保することができなかった。

Strategy for Future Research Activity

小容量の容器における培養条件の検討をすすめる。バイオセーフティーレベル１（BSL1）に該当する細菌から餌の候補を選んで培養し、餌としての質・培養条件について検討する。候補としてEnterobacter属・Klebsiella属の中からBSL1の菌株を選んで使用することを予定している。
ゾウリムシ類の細胞計数の効率的な方法についての検討を行う。顕微鏡カメラで撮影した動画をソフトウェア用いて解析するほか、粒度計などの活用についても検討を行う。対象とするゾウリムシ類２種、Paramecium caudatumとParamecium tetraureliaは細胞サイズ・形態がよく類似しているため、これらの手法によっても完全な識別は難しい可能性も考えられる。分子マーカーを用いた効率的な識別方法についても検討を行う。

Causes of Carryover

新型コロナ感染症対応により実験室使用が制限された関係で、当初令和2年度に予定していた研究内容のうち一部について実施することができなかったため。