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2022 Fiscal Year Research-status Report

Monitoring of plasmid behaviors in phytosphere in different climate zones

Research Project

Project/Area Number 20KK0128
Research InstitutionShizuoka University

Principal Investigator

新谷 政己  静岡大学, 工学部, 准教授 (20572647)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 水口 千穂 (鈴木千穂)  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 助教 (10733032)
原 啓文  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 特任准教授 (80511071)
野尻 秀昭  東京大学, 大学院農学生命科学研究科(農学部), 教授 (90272468)
Project Period (FY) 2020-10-27 – 2024-03-31
Keywordsプラスミド / 接合伝達 / 宿主域 / 植物体圏 / 気候帯
Outline of Annual Research Achievements

植物の葉圏・根圏(植物体圏)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ている.昨年度,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.これらのプラスミドの存在量の変化を,PCR-サザンブロット法によって追跡し,IncP群は検出できたのに対し,PromA群プラスミドは検出限界以下であった.また各プラスミドの完全長塩基配列に基づく詳細な解析の結果,水銀耐性遺伝子群を含む複数のIncP群プラスミドや,新規IncP群(既存のIncP群プラスミドと不和合性を示すものの,各遺伝子の塩基配列の相同性が低く,新たな亜群に属する)プラスミド,発見数の限られたPromA群プラスミドが含まれることが判明した.本年度はこれに加えて,一部の対面交流ができるようになったため,ドイツ側との打ち合わせを経て,プラスミドの動態における共同研究の一環として,相手国側の研究者と,学会での共同発表を行った.また,気候帯の異なる土壌試料からのキャプチャリングとして,エジプトの根圏由来のプラスミドについて,塩基配列の解読の準備を進めた.さらに,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,プラスミド伝播を追跡するための材料として,GFPを発現する遺伝子を挿入したIncP群(種々の薬剤耐性遺伝子を伝播し,重要な亜群であると判明したイプシロン亜群)を作製し,ドイツ側での実験ができるようにした.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

日本の植物体圏に関しては,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,より定量的にPCR-サザンブロット法によって追跡することが可能になった.また,日本の植物体圏を伝播しているプラスミドの塩基配列レベルの詳細な解析に加え,気候帯の異なるエジプトの植物体験由来のプラスミドのキャプチャリングとプラスミドの同定を試みることができた.現在,その塩基配列の解読を進めている.また,実際にドイツに渡航し,プラスミドの動態を追跡するシステムの構築を行うとともに,相手国側研究者と国際学会で共著で発表した.また,国際共同研究の一環として,クロアチアの環境中で薬剤耐性遺伝子を伝播するプラスミドの同定とその塩基配列レベルの詳細な解析も行った.必ずしも植物体圏とは言えないものの,気候帯の異なる環境で,伝播するプラスミドについての重要な知見を得られたと考えられる.一方,コロナ禍の影響で,まだマレーシアには渡航できていないため,次年度に渡航する予定である.

Strategy for Future Research Activity

日本・ドイツ・マレーシア(エジプト)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,気候帯・土壌の異なる植物体圏(エジプト・マレーシア)から収集した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,どのようなプラスミドが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・原).
(ii)引き続き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どのように変化するのか,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,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,モデル微生物群集内で,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.

Causes of Carryover

新型コロナウイルスによるパンデミックの影響から,渡航を最低限にする必要があり,当初予定していたドイツ渡航や,マレーシアへの渡航の規模を縮小したため.

  • Research Products

    (29 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 13 results,  Invited: 3 results) Remarks (3 results)

  • [Int'l Joint Research] ユリウス・クーン研究所(ドイツ)

    • Country Name
      GERMANY
    • Counterpart Institution
      ユリウス・クーン研究所
  • [Int'l Joint Research] RUDJER BOSKOVIC INSTITUTE(クロアチア)

    • Country Name
      CROATIA
    • Counterpart Institution
      RUDJER BOSKOVIC INSTITUTE
  • [Journal Article] Reconsideration of the previously classified incompatibility groups of plasmids, IncP-1 and IncP-112023

    • Author(s)
      Shintani Masaki、Suzuki Haruo、Nojiri Hideaki、Suzuki Masato
    • Journal Title

      Environmental Microbiology

      Volume: - Pages: -

    • DOI

      10.1111/1462-2920.16345

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Hitherto-Unnoticed Self-Transmissible Plasmids Widely Distributed among Different Environments in Japan2022

    • Author(s)
      Hayakawa Masaya、Tokuda Maho、Kaneko Kensei、Nakamichi Koichiro、Yamamoto Yukie、Kamijo Tatsuya、Umeki Honoka、Chiba Reimi、Yamada Ryo、Mori Mitsuya、Yanagiya Kosuke、Moriuchi Ryota、Yuki Masahiro、Dohra Hideo、Futamata Hiroyuki、Ohkuma Moriya、Kimbara Kazuhide、Shintani Masaki
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 88 Pages: e0111422

    • DOI

      10.1128/aem.01114-22

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 環境中でのプラスミド伝播の理解を目指した接合実験と塩基組成の比較2023

    • Author(s)
      德田 真穂、鈴木 治夫、金原 和秀、新谷 政己
    • Organizer
      第17回日本ゲノム微生物学会年会大会
  • [Presentation] プラスミド分類群IncP-1からIncP-14群の再考2023

    • Author(s)
      新谷政己,森内良太,道羅英夫,鈴木治夫,野尻秀昭,鈴木仁人
    • Organizer
      第17回日本ゲノム微生物学会年会大会
  • [Presentation] water-in-oil (w/o) dropletでPromA群プラスミドの「天然の宿主」を同定する2023

    • Author(s)
      川北鈴香,陶山哲志,髙木妙子,大田悠里,野田尚宏,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      日本農芸化学会 2023年度大会
  • [Presentation] これまで見過ごされてきたPromA群プラスミドの性状解析2023

    • Author(s)
      白木友博,上條達哉,新谷政己,金原和秀
    • Organizer
      日本農芸化学会 2023年度大会
  • [Presentation] Characterization and determination of host range of IncN plasmid carrying ARGs isolated from environmental samples2023

    • Author(s)
      Singh Shweta, Kazuhide Kimbara, Masaki Shintani
    • Organizer
      日本農芸化学会 2023年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規IncP/P-1群プラスミドの性状の分子遺伝学的比較2023

    • Author(s)
      敦賀俊太,梅木穂乃果,上條遥陽,徳田真穂,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      日本農芸化学会2023年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Hitherto-unnoticed self-transmissible plasmids widely distributed among different environments2022

    • Author(s)
      Masaki Shintani
    • Organizer
      18th International Symposium on Microbial Ecology
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] The features of the novel IncP-1-related plasmids are different from those of the well-studied IncP-1 plasmids2022

    • Author(s)
      Honoka Umeki, Maho Tokuda, Masahiro Yuki, Moriya Ohkuma,Kazuhide Kimbara, and Masaki Shintani
    • Organizer
      International Symposium on Plasmid Biology 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Host ranges of plasmid could be predicted using genomic signature2022

    • Author(s)
      Maho Tokuda, Haruo Suzuki, Masahiro Yuki, Moriya Ohkuma, Kazuhide Kimbara, Masaki Shintani
    • Organizer
      International Symposium on Plasmid Biology 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Incompatibility groups of Pseudomonas plasmids revisited: comprehensive analysis of R factors belonging to IncP-1 to P-132022

    • Author(s)
      Masaki Shintani
    • Organizer
      International Symposium on Plasmid Biology 2022
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PromA群プラスミドの「天然の宿主」を同定するためのシングルセル解析2022

    • Author(s)
      川北鈴香,陶山哲志,髙木妙子,大田悠里,野田尚宏,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      第74回日本生物工学会大会
  • [Presentation] 新規IncP/P-1群プラスミドの接合伝達頻度を左右する因子の探索と同定2022

    • Author(s)
      梅木穂乃花,德田真穂,雪真弘,大熊盛也,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
  • [Presentation] 広宿主域を示すPromA群プラスミドの性状比較2022

    • Author(s)
      上條達哉,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
  • [Presentation] Pseudomonas属細菌を宿主にしない狭宿主域型IncP/P-1群プラスミドの発見2022

    • Author(s)
      德田 真穂,上條 達哉, 梅木 穂乃花, 森内 良太, 道羅 英夫, 金原 和秀, 新谷 政己
    • Organizer
      日本微生物生態学会第35回大会
  • [Presentation] Isolation, characterization, and determination of host range of IncN plasmid carrying ARGs isolated from environmental samples2022

    • Author(s)
      Singh Shweta, Kazuhide Kimbara, Masaki Shintani
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
  • [Presentation] 接合実験と計算によるプラスミドの宿主域の同定と比較2022

    • Author(s)
      德田真穂,上條達哉,梅木穂乃花,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規IncP/P-1群プラスミドの性状解析①2022

    • Author(s)
      梅木穂乃花,敦賀俊太,德田真穂,雪真弘,大熊盛也,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] PromA群プラスミドの「天然の宿主」の同定にむけたシングルセルレベルの解析2022

    • Author(s)
      川北鈴香,陶山哲志,髙木妙子,大田悠里,野田尚宏,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 新規IncP/P-1群プラスミドの性状解析②2022

    • Author(s)
      上條遥陽,梅木穂乃果,敦賀俊太,徳田真穂,金原和秀,新谷政己
    • Organizer
      環境バイオテクノロジー学会2022年度大会
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Behaviors of conjugative plasmids in different environmental conditions2022

    • Author(s)
      Masaki Shintani
    • Organizer
      Talk for IITH students
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] New insights and knowledge gaps of IncP/P-1 and PromA plasmids2022

    • Author(s)
      Masaki Shintani
    • Organizer
      Seminar in Institute of Hydrobiology at TU Dresden
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Hitherto-unnoticed self-transmissible plasmids widely distributed among different environments2022

    • Author(s)
      Masaki Shintani
    • Organizer
      Wissenshaftliches Kolloquium
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Remarks] 静岡大学 金原・新谷研究室のホームページ

    • URL

      https://wwp.shizuoka.ac.jp/kimbara-shintani/

  • [Remarks] Researchmap

    • URL

      https://researchmap.jp/shintani-masaki

  • [Remarks] Researchgate

    • URL

      https://www.researchgate.net/profile/Masaki-Shintani

URL: 

Published: 2023-12-25  

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