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Do viruses accelerate the production of refractory dissolved organic matter in freshwater lakes

Research Project

Project/Area Number 20H04323
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionKyoto University

Principal Investigator

Shimizu Yoshihisa  京都大学, 工学研究科, 教授 (20226260)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 松田 知成  京都大学, 工学研究科, 准教授 (50273488)
沈 尚  国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境保全領域, JSPS特別研究員 (20882426)
Project Period (FY) 2020-04-01 – 2023-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2022)
Budget Amount *help
¥15,990,000 (Direct Cost: ¥12,300,000、Indirect Cost: ¥3,690,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥5,070,000 (Direct Cost: ¥3,900,000、Indirect Cost: ¥1,170,000)
Fiscal Year 2020: ¥6,240,000 (Direct Cost: ¥4,800,000、Indirect Cost: ¥1,440,000)
Keywords湖沼 / 細菌 / ウイルス / 溶菌 / 難分解性有機物 / 溶菌由来有機物 / バクテリオファージ / 琵琶湖 / ファージ / 単離 / 湖沼難分解性有機物 / ウイルス分流
Outline of Research at the Start

本研究では、ウイルス感染によって再生産される溶菌由来有機物が本当に易分解であるの
か、そして細菌群集はそれらを利用して難分解性有機物を産生しているのかを実験的に明らかにする。これにより湖沼生態系においてウイルス分流(細菌→溶菌由来有機物)が難分解性有機物を産生する上での「加速装置」として働いているという仮説を検証する。

Outline of Final Research Achievements

This study aimed to determine how viral infection of bacteria in freshwater lakes and associated lysates affects the organic matter cycling in the lake. A survey at Lake Biwa suggested that a few bacterial species contribute to much of the bacterial production and that their abundance is suppressed by viral infection. This means that these bacteria-virus infection pairs may be involved in the flux of lysates. Laboratory experiments using model bacteria and phage suggested that the lysates are utilized by the bacteria relatively quickly.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

難分解性有機物は海洋において重要な炭素貯蔵庫としての役割を担っているが、湖沼ではその蓄積が生態系や我々人間の水利用へ悪影響を及ぼすと懸念されている。湖沼において難分解性有機物の起源の解明は重要なテーマであり、現在も活発に研究がなされているが、依然として明確な答えを出せずにいる。本研究の成果は、今後、温暖化が湖沼の難分解性有機物にどのような影響を与えるのかを考える際に、ウイルス感染の重要性を明らかにする点で重要な意義を持つ。

Report

(4 results)
  • 2022 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 2021

All Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Peer Reviewed: 3 results,  Open Access: 4 results) Presentation (13 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 1 results)

  • [Journal Article] Draft Genome Sequences of Sphingomonadaceae Strains Isolated from a Freshwater Lake2022

    • Author(s)
      Shen Shang、Anazawa Tetsunobu、Matsuda Tomonari、Shimizu Yoshihisa
    • Journal Title

      Microbiology Resource Announcements

      Volume: 11 Issue: 5

    • DOI

      10.1128/mra.00070-22

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Complete Genome Sequence of a Phage Infecting Sphingomonadaceae2022

    • Author(s)
      Shen Shang、Anazawa Tetsunobu、Matsuda Tomonari、Shimizu Yoshihisa
    • Journal Title

      Microbiology Resource Announcements

      Volume: 11 Issue: 7

    • DOI

      10.1128/mra.00366-22

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cyanobacteria And Their Phages Revealed Through Metagenomic Analysis In A Freshwater Lake2022

    • Author(s)
      Shen Shang、Tominaga Kento、Tsuchiya Kenji、Matsuda Tomonari、Yoshida Takashi、Shimizu Yoshihisa
    • Journal Title

      Proceedings of the 6th International Conference of Recent Trends in Environmental Science and Engineering

      Volume: -

    • DOI

      10.11159/rtese22.120

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Seasonal Variation in Viral Infection Rates and Cell Sizes of Infected Prokaryotes in a Large and Deep Freshwater Lake (Lake Biwa, Japan)2021

    • Author(s)
      Shang Shen, Yoshihisa Shimizu
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 12:624980

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.624980

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    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 太陽光利用オンサイト処理に向けた光触媒層/セラミック平膜処理によるウイルスへの除去効果2023

    • Author(s)
      丹後元秀、 本間亮介、沈尚、 竹内悠、 鮫島正一、 西村文武、新井喜明
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 水環境中のウイルス・溶存態DNAの濃縮・分離法の検討2023

    • Author(s)
      和田浩幸、沈尚、井原賢、西村文武
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会
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      2022 Annual Research Report
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    • Author(s)
      沈尚、茂田空、杉江由規、霜鳥孝一、松田知成、清水芳久
    • Organizer
      第57回日本水環境学会年会
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Cyanobacteria and their phages revealed through metagenomic analysis in a freshwater lake2022

    • Author(s)
      Shang Shen, Kento Tominaga, Kenji Tsuchiya, Tomonari Matsuda, Takashi Yoshida, Yoshihisa Shimizu
    • Organizer
      The 6th International Conference of Recent Trends in Environmental Science and Engineering (RTESE'22)
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  • [Presentation] メタゲノム解析で明らかにする下水ウイルスの存在実態2022

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      茂田空, 沈尚, 松田知成, 清水芳久
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      第56回日本水環境学会年会
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      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
  • [Presentation] メタゲノム解析を用いたアクティブな細菌-ウイルス感染関係の推定2022

    • Author(s)
      沈尚, 富永賢人, 土屋健司, 松田知成, 吉田天士, 清水芳久
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      第56回日本水環境学会年会
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      丹後元秀, 本間亮介, 竹内悠, 沈尚, 朴耿洙, 中田典秀, 田中宏明, 鮫島正一
    • Organizer
      第55回日本水環境学会年会
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      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 疑似太陽光照射下における光触媒ケーキ層/セラミック膜処理システムによる下水処理中ウイルス 粒子の消失と不活化に関する基礎検討2021

    • Author(s)
      丹後元秀, 本間亮介, 竹内悠, 沈尚, 朴耿洙, 中田典秀, 田中宏明, 鮫島正一
    • Organizer
      第43回京都大学環境衛生工学研究会シンポジウム
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  • [Presentation] Viral losses by sunlight exposure in euphotic and aphotic layers of a freshwater lake2021

    • Author(s)
      Shang Shen, Ryosuke Homma, Yusuke Okazaki, Kento Tominaga, Takashi Yoshida and Yoshihisa Shimizu
    • Organizer
      10th Aquatic Virus Workshop
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      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Do viruses accelerate the production of refractory dissolved organic matter in Lake Biwa, Japan?2021

    • Author(s)
      Shang Shen
    • Organizer
      35th Congress of the International Society of Limnology
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      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 琵琶湖水中における細菌感染性ウイルスの動態2021

    • Author(s)
      沈尚, 富永賢人, 土屋健司, 松田知成, 吉田天士, 清水芳久
    • Organizer
      日本腐食物質学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report 2020 Annual Research Report
    • Invited

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2024-01-30  

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