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微生物間相互作用で導く未知微生物の培養化と増殖制御メカニズムの解明

研究課題

研究課題/領域番号 19H02873
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分38020:応用微生物学関連
研究機関広島大学

研究代表者

青井 議輝  広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (40386636)

研究分担者 金田一 智規  広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 准教授 (10379901)
中尾 洋一  早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60282696)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2022-03-31
研究課題ステータス 完了 (2021年度)
配分額 *注記
17,420千円 (直接経費: 13,400千円、間接経費: 4,020千円)
2021年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2020年度: 5,590千円 (直接経費: 4,300千円、間接経費: 1,290千円)
2019年度: 6,240千円 (直接経費: 4,800千円、間接経費: 1,440千円)
キーワード微生物間相互作用 / 分離・培養 / 難培養性微生物 / 未培養微生物 / ナノ・マイクロ成型技術 / 微小ゲル粒子 / 休眠・覚醒 / GMD培養 / 増殖誘導 / 分離培養 / 増殖開始因子 / 実環境中での培養
研究開始時の研究の概要

環境中のほとんどの微生物は培養困難であることが知られており、環境微生物の理解や利用の重大な妨げとなっている。なぜ培養困難なのか?もし普遍的な理由が存在し、そのメカニズムを解明できれば、現状では有効技術のない難培養性の未知微生物を培養化するための画期的な新戦略を導き出せる。しかし「培養できない理由」は全く解明されていない。そこで本研究では、1)微生物間相互作用を促進する革新的な培養手法を確立し、2)新規手法を用いて難培養性微生物を網羅的に獲得、3)それらを用いて多くの難培養性微生物の増殖を制御する微生物間相互作用(未知増殖制御メカニズム)を発見し解明することを目的とする。

研究成果の概要

環境中には膨大な未培養微生物が存在していることが知られているが、いまだ従来法に替わる画期的な分離培養手法は開発されていない、また難培養性について普遍的な理由も解明されていない。そこで本研究では、革新的な分離培養法を確立して環境中から難培養微生物を培養化すること、ほとんどの微生物が培養できない理由(未知増殖制御機構)を発見・解明することを目的とした。そこで、まず微小テクノロジーを活用した、微生物間相互作用を高度に再現する新規分離培養手法を確立して、未培養種を網羅的に分離培養した。次に微生物間相互作用が未培養微生物を含む多くの環境微生物未培養微生物の増殖に必要であることを明らかにした。

研究成果の学術的意義や社会的意義

環境中の微生物の99%以上は未だ培養できない。このため、環境微生物の正しい理解に基づく「制御」や「バイオリソースとしての開拓」は、幅広い分野における重要課題であるにも関わらず, そのほとんどが未解明・未利用のまま残されている。一方で、従来法に替わる分離培養手法はほとんど登場していない、また培養できない理由やメカニズムについてもほとんど解明されていない。したがって本研究で明らかになった、新しいコンセプトに基づく新規分離培養手法の有効性や微生物間相互作用の重要性は、「環境微生物から得られる情報の質,量」,さらに「バイオリソースとしての可能性」を向上させるブレークスルーになると考えられる。

報告書

(4件)
  • 2021 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2020 実績報告書
  • 2019 実績報告書
  • 研究成果

    (15件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 学会発表 (15件) (うち国際学会 1件、 招待講演 4件)

  • [学会発表] Linking uncultivability of Nitrospira to their environmental adaptation2021

    • 著者名/発表者名
      Shingo Sadahiro, Atsushi Tamura, Chiho Murakami, Setsu Kato, Yutaka Nakashimada, Tomonori Kindaichi, Akiyoshi ohashi, Yoshiteru Aoi
    • 学会等名
      International Conference on Nitrification 2021 - ICoN7
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 難培養性微生物とは何か?どうしたら培養できるのか?2021

    • 著者名/発表者名
      青井 議輝,Jung Dawoon, 町田光史、中尾洋一
    • 学会等名
      日本生物工学会第73回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 微生物間相互作用の促進は未培養微生物の培養化の鍵となるか?2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木陸太,Eunyoung Seo,加藤節,中島田豊,青井議輝
    • 学会等名
      日本微生物生態学会 第34回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 亜硝酸酸化細菌Nitrospiraの環境適応戦略から難培養性の本質に迫る2021

    • 著者名/発表者名
      定廣 晋吾, 田村 淳, 村上 千穂, 加藤 節, 中島田 豊, 金田一 智規, 大橋 晶良, 青井 議輝
    • 学会等名
      日本微生物生態学会 第34回大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] Nitrospiraの生残戦略から難培養性の本質を紐解く2021

    • 著者名/発表者名
      定廣 晋吾, 田村 淳, 村上 千穂, 加藤 節, 中島田 豊, 金田一 智規, 大橋 晶良, 青井 議輝
    • 学会等名
      第24回日本水環境学会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] なぜ培養困難なのか?Nitrospiraの生存戦略と難培養性の関係性を解き明かす2021

    • 著者名/発表者名
      定廣 晋吾、田村 淳、村上 千穂、加藤 節、中島田 豊、金田一 智規、大橋 晶良、青井 議輝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度京都大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] ゲル微粒子の凝集培養を用いた難培養性細菌の単離方法の構築2021

    • 著者名/発表者名
      下村 有美、鈴木 陸太、Martinez Joval 、中島田 豊、加藤 節、青井 議輝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2022年度京都大会
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [学会発表] 増殖の開始を制御する微生物間相互作用ー環境中の微生物コミュニティが織りなす増殖制御ネットワーク2021

    • 著者名/発表者名
      鈴木陸太
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度仙台大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 分離培養手法の革新に向けて:さみしがり屋だけど人込みは嫌い2021

    • 著者名/発表者名
      青井議輝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度仙台大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 増殖の開始を制御する微生物間相互作用:環境中の微生物コミュニティにおける増殖制御ネットワーク2020

    • 著者名/発表者名
      鈴木陸太
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度 中四国支部大会(第57回講演会)
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 固体培地上でコロニーを形成しない微生物の選択的獲得:未培養微生物への効率的アクセス2019

    • 著者名/発表者名
      馬場 啓彰, Jung Dawoon, 加藤 節, 中島田 豊, 青井 議輝
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微生物間相互作用の促進は増殖の開始を誘導する:難培養性微生物の獲得に向けた新しいアプローチ2019

    • 著者名/発表者名
      杉山 周, Eun Young, 鈴木 陸太, 加藤 節, 中島田 豊, 大橋 晶良, 金田一 智規, 青井 議輝
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 微生物ダークマターへのアクセス:培養手法の革新と未知増殖制御メカニズムの解明2019

    • 著者名/発表者名
      青井 議輝
    • 学会等名
      第71回日本生物工学会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 難培養微生物とは何か?環境中における未知増殖制御ネットワークを解き明かす2019

    • 著者名/発表者名
      鈴木陸太、杉山周、Eunyoung Seo、加藤節、中島田豊、青井議輝
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] なぜ多くの微生物は培養困難なのか?2019

    • 著者名/発表者名
      青井 議輝
    • 学会等名
      第65回日本放線菌学会学術講演会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-12-25  

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