環境メタゲノミクスで富栄養淡水湖沼での新しい窒素循環像を探る

2014 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 25241021
• Research Institution: Chuo University
• Principal Investigator: 諏訪 裕一 中央大学, 理工学部, 教授 (90154632)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 吉永 郁生 鳥取環境大学, 環境学部, 教授 (40230776) ; 高見 英人 独立行政法人海洋研究開発機構, その他部局等, 研究員 (70359165)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2017-03-31
• Keywords: anammox / 環境メタゲノム / 窒素循環

Outline of Annual Research Achievements

当研究室では，これまで，茨城県の富栄養湖である北浦のごく限られた地点で，嫌気的アンモニア酸化(anammox)が安定かつ永続的に維持されていることを見出した。北浦北端の鉾田市で流入する窒素負荷に由来する湖水中硝酸塩濃度が高いKU3地点で最も高いanammox活性が見出され，流れにしたがって南下するにつれてanammox活性が低くなり、KU4地点は弱い活性が検出されたものの、さらに南のKU6地点では、ほとんど活性は検出されなかった。
2014年度は，これら３地点での，好気的アンモニア酸化，脱窒菌，およびanammox微生物それぞれの群集構造を，偏りなく特徴づけ，上記課題の解明の糸口を見出そうとした。あらゆる生物が１コピーだけ保有するリボソームタンパク質のアミノ酸配列を対象に，個々の配列の系統学的位置づけとアバンダンスを求めた。その結果，anammox微生物のpopulationは活性の高いKU3地点の0.307%で最も多く、KU4地点で0.17％、KU6地点で0.086％であり、活性と相関がみられた。一方、脱窒菌には差は見られなかった。また，いずれの地点でもAOBが優占し，AOAはほとんど存在していないことが示された。脱窒モジュール全体のabundanceと脱窒活性との間には相関はなかった。KU3地点では，新規性の高い脱窒菌が関与している可能性も示されており，この地点ではanammox微生物が永続的に存在するだけでなく，脱窒菌にも特徴がある可能性が示された。こうした特徴は今後の検討の手掛かりになると考えている。
予定どおり，最新の情報をもとに窒素循環に関わる代謝経路と対応する酵素をまとめることができた。これをもとに，さまざまな機能微生物間の連関について，メタゲノムデータを解析する計画である。

Current Status of Research Progress

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

Reason

課題２．環境メタゲノミクス１（全微生物群衆解析）と最新の情報をもとに窒素循環に関わる代謝経路と対応する酵素をまとめることができた点では計画通り進捗している。一方，学会発表等が順調とはいえない点が課題である。学会発表は，次の研究展開を考え，論文発表を準備する機会であるので，この点が課題となっている現状に危機感を感じながら，鋭意努力を重ねたい。

Strategy for Future Research Activity

アップデートされたメタゲノム解析ソフトを用いて，一部の解析結果を再計算し，より詳細な群集構造データをえる。アナモクス集積培養のメタゲノム解析を行い，アナモクスとそれ以外の微生物の相互作用に関して示唆に富む情報を探り出すことを試みる。