2022 Fiscal Year Annual Research Report
Culturing strategies for uncultivated environmental microorganisms based on genome and medium information
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21K19841
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
高見 英人 東京大学, 大気海洋研究所, 特任研究員 (70359165)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
五斗 進 大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(機構本部施設等), データサイエンス共同利用基盤施設, 教授 (40263149)
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| Project Period (FY) |
2021-07-09 – 2023-03-31
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| Keywords | 未培養菌の培養化 / メタゲノム / 再構築ゲノム / 嫌気的マンガン酸化菌 / 生理代謝ポテンシャル / Genomaple |
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| Outline of Annual Research Achievements |
令和4年度は、本課題において、未培養菌の再構築されたゲノムから予測された生理代謝能と類似する既知微生物群の培地情報をリンクさせ、培地成分の共通性と独自性を見やすく表示する基本データベースを構築した。
また、令和3年度に培養化に成功した嫌気的マンガン酸化菌の純化とDNA抽出へ向けたさらなる培養条件の検討と菌体の周りに形成されたマンガン酸化物の物性を調べた。まず、電子供与体と受容体との関係性で、ギプス自由エネルギーがマイナスとなった電子受容体3種(KNO3, NaNO3, iron citrate)のうち、マンガン酸化物の指標となる黒色沈殿物の形成が早く、量も多いiron citrateに着目し、昨年度の知見をもとに、電子供与体であるMnCO3とMnCl2の混合比の最適化を行った。また、培地中の硫酸塩を含硫アミノ酸やグルタチオンに置き換えた培養条件を検討することで従来のような硫化水素臭を抑え、硫酸還元菌と思われる長桿菌やらせん状の細菌を消失させることができた。次に、炭酸マンガンの表面に観察される1ミクロンほどのマンガン酸化菌と思われる球状の細胞表層をFIB-TEM (透過型電子顕微鏡)やEELS (電子エネルギー損失分光法)により観察し、マンガン酸化物を同定したところ、細胞の場所によって、4価、3価、また2価と3価の酸化マンガン混合物であることがわかった。
培養液が黒色化し始める20日後から急激に2価鉄の濃度が上昇したため、今回培養化に成功したマンガン酸化菌は、2価マンガンを嫌気的に酸化し、生じた電子を3価鉄に受け渡すことでエネルギー獲得をしていると考えられる。このように、未培養菌のゲノム情報と既知微生物の培養条件を活用することで、光エネルギー非依存型の嫌気性独立栄養マンガン酸化細菌の培養に初めて成功した。従って本方法論は、独立栄養の未培養菌の培養化に有効であることがわかった。
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Research Products
(1 results)
