2012 Fiscal Year Annual Research Report
陸域地下圏のメタンフラックスに関与する未知アーキア系統群の発見と新生物機能の解明
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23681044
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
玉木 秀幸 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (00421842)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | 未知微生物 / 地下圏 / シングルセル / ゲノム / メタゲノム / 次世代シークエンス / アーキア / 生物地球化学 |
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| Research Abstract |
本研究は、陸域地下圏環境に優占する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実体を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスにおいて未知微生物群が果たす役割を解明することを目的としている。今年度は、陸域地下圏試料（氷河堆積物や油田環境等）を対象として、最先端技術を活用した分子生態学的解析を実施し、未知未培養微生物系統群を新たに見出すことに成功するとともに、それらの未培養系統群を豊富に内包する陸域地下圏試料を選別した。さらに地球化学的な解析を実施したところ、未知未培養微生物系統群が存在する地下圏ではメタンが検出されており、そのメタンは生物学的に生成・消費されている可能性が示唆された。続いて、陸域地下圏環境から見出した未培養微生物系統群の未知機能を解明することを目的として、シングルセル解析に着手した。まず、シングルセル解析に供試するための前処理方法を検討し、最適化するとともに、地下圏試料を用いて実際にシングルセル解析を試験的に実施した。その結果、地下圏試料からシングルセルを分取するとともに、分取したシングルセルからゲノムを増幅することに成功した。得られたシングルセルゲノムの16S rRNA遺伝子配列を決定したところ、メタン生成アーキアならびに門レベルで新規な未培養細菌系統群が含まれていることが明らかとなった。今後、未知微生物群を豊富に内包する地下圏環境を対象としてシングルセルの分取とゲノム解析を実施する予定である。また地下圏環境の未知微生物群の集積培養を目的として、陸域地下圏環境を模擬した培養システムの構築に着手しており、本システムを活用した未知微生物群の機能解明を実施する予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究は、陸域地下圏環境に優占する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実体を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスにおいて未知微生物群が果たす役割を解明することを目的としている。今年度は、当初計画通り、様々な陸域地下圏環境試料から未知アーキアを含む未培養微生物系統群を新たに複数見出すことに成功するとともに、シングルセル解析にも着手し、一部、未知微生物由来のシングルセルゲノムの取得に至るなど、順調に進展している。一方で、ゲノム配列情報の取得については、新しい次世代シークエンス解析技術が最近提案されてきていることから、いくつかの最先端技術を比較し、最適な解析技術の選定を行ってから実施することとした。以上の理由から、本年度は（２）おおむね順調に進展している、と評価した
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| Strategy for Future Research Activity |
本研究課題におけるこれまでの取組みにより、陸域地下圏環境から新たに未知未培養微生物系統群を見出すとともに、そうした未知未培養微生物（アーキア）系統群を豊富に内包するような地下圏試料をいくつか選定することに成功してきている。現在、見出した未知未培養地下微生物系統群の未知機能を解明すべく、シングルセル解析に着手し、前処理条件等の最適化を行ってきており、実際に、一部の陸域地下圏試料から未知微生物系統群由来のシングルセルとそのゲノムを取得するに至っている。今後は、さらに未知微生物群を豊富に内包する地下圏環境を対象としてシングルセルの分取を実施するとともに、取得したシングルセル由来のゲノム配列を決定し、未だ知られざる新生物機能を解明につなげる予定である。さらに、現場環境を模擬した培養システムの構築を試みており、それらを活用して地下圏環境の未知微生物群の集積培養を実施し、対象となる未知アーキアを含む未知微生物群が集積培養できれば、シングルセルゲノム情報、地球化学的解析データとあわせて陸域地下圏の生物地球化学プロセスに果たす未知微生物系統群の役割の解明をより効果的に実施できるものと考えている。
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