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難培養性の ポストコッホ微生物の可培養化

Planned Research

Project AreaPost-Koch Ecology: The next-era microbial ecology that elucidates the super-terrestrial organism system
Project/Area Number 19H05683
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research on Innovative Areas (Research in a proposed research area)

Allocation TypeSingle-year Grants
Review Section Complex systems
Research InstitutionNational Institute of Advanced Industrial Science and Technology

Principal Investigator

中井 亮佑  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (90637802)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 玉木 秀幸  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842)
草田 裕之  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (00827537)
Project Period (FY) 2019-06-28 – 2024-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥90,740,000 (Direct Cost: ¥69,800,000、Indirect Cost: ¥20,940,000)
Fiscal Year 2023: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2021: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2020: ¥16,770,000 (Direct Cost: ¥12,900,000、Indirect Cost: ¥3,870,000)
Fiscal Year 2019: ¥23,660,000 (Direct Cost: ¥18,200,000、Indirect Cost: ¥5,460,000)
Keywords微生物 / 細菌 / 系統分類 / 生物多様性 / 生物資源 / 遺伝資源 / 多様性 / 分離培養 / バクテリア / 遺伝子資源
Outline of Research at the Start

本研究では、ポストコッホ微生物の獲得を目的として、古典的なコッホの培養法の抜本的再考を通じて得た培養ノウハウをポストコッホ技術の開発(評価・改良)に活かし、微生物の培養技術の革新を図る。特に、微生物の培養化効率の向上に関わる3つの研究、具体的には項目1「コッホの微生物学技術の問題点の抽出」、項目2「フィールドオリエンテッドな情報に基づく培養条件の最適化」、および項目3「ポストコッホ技術の融合で導く標的微生物の選択培養」を領域内の有機的な連携によって推進するとともに、本領域が設定するモデル圃場からのメタ細菌の獲得と機能開拓の達成を図る。

Outline of Annual Research Achievements

2021年度は、環境微生物の探索に利用可能なマイクロ培養デバイス(ポストコッホ技術)の使用方法の検討に注力した。A01-1佐々班との共同研究により、デバイス試作機を用いた培養試験を重ね、環境中の新規微生物を探索する作業手順の改善を進めた。その結果、デバイス上で数週間にわたって培養可能な実験条件を見出すとともに、今後の改善点について相互フィードバックして新しい試作機の開発に取り掛かる等、研究が進展した。また、デバイス試作機を活用し、本領域が設定するモデル圃場(筑波大学内圃場)から単離したAlphaproteobacteria綱の新規細菌TMPK1株については、そのゲノム情報を論文公表した。他の圃場分離株のうち、土壌中の難培養性細菌群の一つであるAcidobacteria門に属する新規細菌等もゲノム情報や増殖特性を明らかにした。さらに昨年度に引き続き、新規細菌の培養化効率の改善に寄与する“培養のコツ”の検討・検証(微生物の生育を促進する培地成分や微生物間相互作用の利用等)も進めた。各種条件で環境試料を処理した後で、環境細菌を分離培養し、未処理区で分離した細菌株と比較することで、系統学的多様性ならびに新規性の観点からより効果的な培地・培養条件を選定した。一連の検討から、多様な環境サンプルから新規細菌を複数分離するとともに、系統学的に高度に新規な細菌株(原核微生物の系統分類に用いられる16S rRNA 遺伝子配列の同一性が85%を下回る細菌株)の取得にも成功する等の成果が得られた。現在、これら新規細菌株の系統学的位置や継代・保存方法を検討中である。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

領域内のポストコッホ技術開発班との共同研究により、マイクロ培養デバイスを用いた環境微生物探索方法の検討が順調に進み、より長期間の培養に成功する等、実験が進展した。また、微生物の培養化効率に関わる諸条件の検討・検証から系統学的に新規な細菌、また培養頻度の少ない希少細菌が複数得られたことから、「おおむね順調」と判断した。

Strategy for Future Research Activity

これまでの試行錯誤をもとに新たに設計したマイクロ培養デバイスを用いて、モデル圃場や他の多様な環境由来の試料から環境細菌を分離する。そして新技術を介してのみ分離できる細菌の系統や増殖特性・生理性状を明らかにする。得られた分離株のうち、系統分類学的な新規性が認められたものを新しいバイオリソースとしてポストコッホ微生物資源を整備するA02-4大熊班(理研JCM)、また国外の微生物系統保存機関に寄託し、新規系統を提唱する論文を準備する。ただし、新型コロナウイルス感染症に伴う対応で実験期間が限られる場合は、試験項目や検体数を減らす等の対応を行う。

Report

(3 results)
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • 2019 Annual Research Report

Research Products

(50 results)

All 2022 2021 2020 2019 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Journal Article (23 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Peer Reviewed: 19 results,  Open Access: 22 results) Presentation (22 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 12 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Int'l Joint Research] インスブルック大学(オーストリア)

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    • Journal Title

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      Yamamoto Kyosuke、Yoneda Yasuko、Makino Ayaka、Tanaka Yasuhiro、Meng Xian-Ying、Hashimoto Junko、Shin-ya Kazuo、Satoh Noriyuki、Fujie Manabu、Toyama Tadashi、Mori Kazuhiro、Ike Michihiko、Morikawa Masaaki、Kamagata Yoichi、Tamaki Hideyuki
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      Volume: 11 Issue: 2

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      Volume: 9 Issue: 6 Pages: 1133-1133

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      10.3390/microorganisms9061133

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      Volume: 10 Issue: 28

    • DOI

      10.1128/mra.00393-21

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      Volume: 9 Issue: 2

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      10.1128/spectrum.00424-21

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    • Journal Title

      Japanese Journal of Water Treatment Biology

      Volume: 57 Issue: 1 Pages: 1-9

    • DOI

      10.2521/jswtb.57.1

    • NAID

      130007998572

    • ISSN
      0910-6758, 1881-0438
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      Shimada Sho、Nakai Ryosuke、Aoki Kotaro、Shimoeda Norifumi、Ohno Giichiro、Kudoh Sakae、Imura Satoshi、Watanabe Kentaro、Miyazaki Yasunari、Ishii Yoshikazu、Tateda Kazuhiro
    • Journal Title

      Applied and Environmental Microbiology

      Volume: 87 Issue: 2

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      10.1128/aem.02247-20

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    • Author(s)
      Sakamoto S, Nobu MK, Mayumi D, Tamazawa S, Kusada H, Yonebayashi H, Iwama H, Ikarashi M, Wakayama T, Maeda H, Sakata S, Tamura T, Nomura N,
    • Journal Title

      Syst. Appl. Microbiol.

      Volume: 44 Issue: 1 Pages: 126154-126154

    • DOI

      10.1016/j.syapm.2020.126154

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      Yamamoto Kyosuke、Kusada Hiroyuki、Kamagata Yoichi、Tamaki Hideyuki
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      Microorganisms

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      Volume: 35 Issue: 2 Pages: n/a

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      10.1264/jsme2.ME20025

    • NAID

      130007851660

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
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      Volume: 8 Issue: 9 Pages: 1373-1373

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      Volume: -

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      Volume: 35 Issue: 3 Pages: n/a-n/a

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      10.1264/jsme2.me20081

    • NAID

      130007877310

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    • Journal Title

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      Volume: 70 Issue: 11 Pages: 5972-6016

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.004213

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      Volume: 35 Issue: 4 Pages: n/a-n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.me20085

    • NAID

      130007950468

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      Shimada Sho、Nakai Ryosuke、Aoki Kotaro、Shimoeda Norifumi、Ohno Giichiro、Miyazaki Yasunari、Kudoh Sakae、Imura Satoshi、Watanabe Kentaro、Ishii Yoshikazu、Tateda Kazuhiro
    • Journal Title

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    • DOI

      10.1264/jsme2.ME3402rh

    • NAID

      130007668647

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
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    • Author(s)
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    • Total Pages
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    • Publisher
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    • Inventor(s)
      草田裕之、玉木秀幸、有田正規
    • Industrial Property Rights Holder
      産業技術総合研究所、国立遺伝学研究所
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2020-143314
    • Filing Date
      2020
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Published: 2019-07-04   Modified: 2023-07-19  

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