2021 Fiscal Year Research-status Report
Monitoring of plasmid behaviors in phytosphere in different climate zones
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20KK0128
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| Research Institution | Shizuoka University |
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Principal Investigator |
新谷 政己 静岡大学, 工学部, 准教授 (20572647)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
水口 千穂 (鈴木千穂) 東京大学, 生物生産工学研究センター(現在使用不可), 助教 (10733032)
原 啓文 長岡技術科学大学, 学内共同利用施設等, 客員研究員 (80511071)
野尻 秀昭 東京大学, 生物生産工学研究センター(現在使用不可), 教授 (90272468)
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| Project Period (FY) |
2020-10-27 – 2024-03-31
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| Keywords | プラスミド / 接合伝達 / 宿主域 / 植物体圏 / 気候帯 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
植物の葉圏・根圏（植物の地上部（葉圏）と地下部（根圏）を合わせて植物体圏とよぶ）が，プラスミドや薬剤耐性遺伝子の温床となっていることが示されつつある．本年度は，昨年度のドイツ側との打ち合わせを経て，モデル植物としてレタスを選抜し，プラスミドキャプチャリングを実施した．また，施肥条件が異なり，複数種類の作物を輪作している筑波大学の管理圃場の植物体圏からプラスミドキャプチャリングを実施し，IncP群とPromA群プラスミドを取得した．いずれの場合も，化学肥料や，稲わらのみから作出した堆肥の有無によって，得られるプラスミドの数に変化が認められ，プラスミドの多くは，無施肥の根圏から得られた．得られたプラスミドの全塩基配列を解読したところ，IncP群プラスミドからは，水銀耐性に関与する既知遺伝子群や，芳香族化合物の代謝に寄与すると推定される遺伝子群が，トランスポゾンに含まれる形で存在していた．残念ながら本年度もドイツ・マレーシアの訪問・現地での実験は，新型コロナウイルスの感染状況が好転せず，実施できなかった．そのため，主にドイツの研究グループとは，植物体圏でのプラスミドの動態を追跡する実験についてはメールでの打ち合わせを行った．また，日本で得られたプラスミドについては，モデル植物体圏由来の，どのような微生物に接合伝達するのかという宿主域を，フローサイトメトリーとセルソーターや，蛍光顕微鏡を用いて実施するシステムを構築した．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
3: Progress in research has been slightly delayed.
Reason
新型コロナウイルスの感染状況が好転しなかったため，計画していた渡航や，現地に滞在しての実験の実施はできなかった．しかし，既に植物体圏を伝播しているプラスミドについては，その種類の同定ができた．既に日本側で得られたプラスミドについては，その伝播現象を追跡するためのシステムを構築済みであるため，ドイツ側のプラスミドについても同様にシステム構築を行う必要がある．全体としては，気候帯の異なる土壌で生育した植物の植物体圏におけるプラスミドの伝播現象の追跡を行うためのシステム構築に至っていないため，やや遅れていると判断される．現在，これまでの遅れを取り戻すために，2022年度の夏の渡航を目指して準備している．
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| Strategy for Future Research Activity |
日本・ドイツ・マレーシアという異なる気候帯・土壌環境における植物体圏について，以下の3点を行う．
(i)引き続き，プラスミド上の薬剤耐性遺伝子の有無や接合伝達能を指標にして気候帯・土壌の異なる植物体圏（今後は特に熱帯・亜熱帯の植物体圏を対象）からプラスミドを収集する（研究代表者・新谷，研究分担者・原）．収集後のプラスミドの全塩基配列を明らかにし，各植物体圏の試料に，どのような種類のプラスミドが，どの程度存在するのかを明らかにする(研究代表者・新谷，研究分担者・野尻)．
(ii)これまでに構築したモデル植物体圏において，植物の週齢や施肥の有無によって，各プラスミドの存在量が変化することが示唆されたため，より定量的な実験として，PCR-サザンブロット法や，リアルタイムPCRを行う(研究代表者・新谷，相手国共同研究者・Smalla)．
(iii)引き続き，プラスミドの伝播を追跡可能にするシステムを導入したIncP群・PromA群プラスミドについて，モデル植物体圏では，どのような微生物に接合伝達するのかという宿主域をフローサイトメトリーとセルソーターおよび蛍光顕微鏡を用いて明らかにする(研究代表者・新谷，研究分担者・原，水口，相手国共同研究者・Smalla)．
以上を実施して異なる気候帯・土壌に生育する植物の葉圏と根圏（植物体圏）におけるプラスミドの伝播の実態を明らかにする．
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| Causes of Carryover |
新型コロナウイルスによる感染症拡大のため，当初計画していた海外渡航ができず，研究代表者・研究分担者双方の旅費として計上していた経費を使用していなかったため．次年度には，感染症の対策も大幅に進むことが見込まれており，これまで渡航できなかった分，旅費として使用する予定である．
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