2016 Fiscal Year Annual Research Report
Genome analysis of biosphere of Moss-pillar in an east Antarctic lake
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24310150
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| Research Institution | National Institute of Genetics |
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Principal Investigator |
馬場 知哉 国立遺伝学研究所, 先端ゲノミクス推進センター, 特任教員 (00338196)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
阿部 貴志 新潟大学, 自然科学系, 准教授 (30390628)
松浦 俊一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 化学プロセス研究部門, 主任研究員 (80443224)
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| Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2017-03-31
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| Keywords | 極地 / ゲノム / 進化 / 特殊環境 / 微生物 / 低温 / 環境適応 / 共生 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究は大陸移動により地球上で最も過酷な環境変動（極低温、貧栄養、白夜／極夜の特殊な日照条件など）により現在に至った南極大陸上の生物の環境適応や進化、多様性の獲得に関する知見を得ることを目的として、日本の昭和基地に近い湖沼底の生物圏から培養可能な微生物を単離し、それらのゲノム解析に取り組んできた。16S rRNAのクローン解析からコケ坊主の生物圏は少なくとも562種の細菌で構成されていると考えられたが、その内の12種の培養可能な細菌株の単離に成功し、それらのゲノム解析を行った。Pseudomonas属細菌に関しては、南極大陸上で日本の昭和基地とは反対側に位置するマクマードドライバレーの湖沼から分離された細菌株と北極スピッツベルゲン島の湖沼から分離された細菌株についてもゲノム解析を行った。これら南極および北極の細菌株と他の大陸上で分離された近縁株の比較ゲノム解析の結果、細菌ゲノム間で保存された遺伝子では、生存環境の温度に応じたアミノ酸組成や使用コドン頻度の変動が認められた。さらに、南極の細菌株では、ゲノム上の約３～４割の遺伝子において水平伝播による獲得が示唆され、その割合は近縁の大陸株と比較すると顕著に高いことが明らかとなった。また、水平伝播遺伝子の機能としては、窒素循環、炭酸固定、光応答、接合伝達など代謝やエネルギー循環に関わる遺伝子群の存在と共に、機能未知の遺伝子群も多く、これらの遺伝子機能の推定や解析は今後の課題である。これらの知見から、南極大陸上で隔離された湖沼環境においては個々の細菌がアミノ酸組成や使用コドン頻度の変動に代表されるゲノムレベルでの低温環境への適応と遺伝子の水平伝播の多用に代表されるような特殊な進化を経て現在の生物圏を構築してきたことが示唆された。
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| Research Progress Status |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
28年度が最終年度であるため、記入しない。
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[Presentation] 南極にみる遺伝子の水平伝播ワールド2016
Author(s)
馬場知哉, 阿部貴志, 豊田敦, 中井亮佑, 長沼毅, 藤山秋佐夫 , 神田啓史, 本山秀明, 伊村智, 仁木宏典
Organizer
第39回日本分子生物学会年会
Place of Presentation
パシフィコ横浜（神奈川県、横浜市）
Year and Date
2016-11-30 – 2016-12-02
Invited
