Establishment of DPANN-host Cocultures and Elucidation of Their Symbiotic Mechanism

2023 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 21K15153
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 45030:Biodiversity and systematics-related
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research (2023); Soka University (2021-2022)
• Principal Investigator: Sakai Hiroyuki 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソース研究センター, 基礎科学特別研究員 (90845009)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: DPANN / Nanobdelltati / 共生微生物 / アーキア / 好熱好酸性菌 / 極限環境微生物 / 微生物間相互作用 / Sulfolobales

Outline of Final Research Achievements

The DPANN superphylum is one of the most notable lineages in the field of microbial ecology from physiological, ecological, and evolutionary perspectives. However, due to the limited availability of cultured strains, their ecophysiology remains largely unknown. This project aimed to establish a research foundation for elucidating the physiological ecology of the DPANN by (i) establishing new DPANN-host coculture systems, (ii) characterizing their physiological features, and (iii) unraveling their symbiotic mechanisms. As a result, we have successfully established nine DPANN-host cocultures, and for one of these DPANN strains, namely YN1, we were able to determine detailed physiological characteristics, cell morphology, and genomic traits.

Free Research Field

微生物生態学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

DPANN群は2013年に提唱されたアーキア多様性の約半分を占める巨大系統群であるが、これまで培養報告が10件しかなく生理生態はほとんど未知である。培養に依存しない手法を用いた多くの研究により、生理・生態・進化的な側面から様々な議論がなされているが、それらの多くは推測の域を出ないため、培養株を用いた実験的検証が望まれている。本研究は、わずか3年という研究期間で、9株もの新規DPANNアーキア培養株を確立した。本研究の学術的・社会的意義は、多くの培養株を確立したことで、今後、実験室内での検証が可能となり、最終的にはDPANN群の未知の生理生態を解明することへとつながる点にある。