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菌叢中の “単離できない微生物”の役割を可視化する革新的菌叢解析技術の開発

研究課題

研究課題/領域番号 19K06230
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分40040:水圏生命科学関連
研究機関新居浜工業高等専門学校

研究代表者

喜多 晃久  新居浜工業高等専門学校, 生物応用化学科, 准教授 (00555162)

研究分担者 岡村 好子  広島大学, 統合生命科学研究科(先), 教授 (80405513)
研究期間 (年度) 2019-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
2020年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワードRHa-RCA-FISH / 蛍光 in situ ハイブリダイゼーション / 限界希釈法 / キチン分解有機酸発行菌叢 / GlcNAc分解菌 / 細菌間相互作用 / キチン分解菌叢 / アルギン酸分解菌叢 / Mangrovibacterium / RHa-RCA法 / in situ RHa-RCA-FISH法 / mRNA特異的蛍光標識 / 嫌気的キチン分解 / キチン含有廃棄物 / 海洋性菌叢 / 難培養微生物 / in situ RHa-RCA法 / シングルセルゲノミクス
研究開始時の研究の概要

水産加工の際に大量に生じるキチン含有廃棄物(エビ殻やカニ殻)は有望な再生可能資源であるが、有効な利用方法が確立されていない。一方、申請者は未処理のキチン含有廃棄物からバイオガスを効率的に生産することができる微生物群集を、海洋環境中から取得することに成功した。そこで、本研究はその微生物群の個々の役割を明らかにすることを目的とし、まずは、in situ RHa-RCA法およびFISH法によって微生物群集中の特異的な微生物を可視化する技術を確立する。さらに、その特異的な微生物を個々に分取し、全ゲノム情報を取得することによって、微生物群集によるキチン分解メカニズムを世界で最初に明らかにしていく。

研究成果の概要

菌叢中の微生物の役割を可視化するため、モデル菌叢であるアルギン酸菌叢中でRHa-RCA-FISHによる遺伝子発現の可視化を試みた結果、アルギン酸分解を担うMangrovibacterium菌体内で蛍光顆粒が観察され、可視化に成功した。また、キチン分解メタン発酵菌叢から、付着担体として海洋底泥を必要としない有機酸発酵菌叢の取得に成功し、顕微鏡観察により、キチン結晶の周りに多数の菌が付着している様子を初めて観察することができた。

研究成果の学術的意義や社会的意義

新たに分離に成功したキチン分解有機酸発酵菌叢は、微生物付着担体としての海洋底泥を必要としないため、キチンが分解されていく過程も観察できるようになった。一方、菌叢による嫌気的キチン分解がいかにして行われているのかを解明するためには、菌叢中の個々の微生物が「何を」やっているのか明らかにする必要がある。RHa-RCA-FISHを適用することにより、本菌叢だけでなく様々な菌叢中の微生物の役割を特異的に可視化することが可能となり、これまで未知であった微生物共生関係の解明が加速することが大いに期待される。

報告書

(5件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (7件)

すべて 2021 2020 2019

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (6件) (うち国際学会 2件)

  • [雑誌論文] Direct detection of mRNA expression in microbial cells by fluorescence in situ hybridization using RNase H-assisted rolling circle amplification2020

    • 著者名/発表者名
      Takahashi Hirokazu、Horio Kyohei、Kato Setsu、Kobori Toshiro、Watanabe Kenshi、Aki Tsunehiro、Nakashimada Yutaka、Okamura Yoshiko
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-8

    • DOI

      10.1038/s41598-020-65864-7

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] 海洋性アルギン酸分解菌叢におけるアルギン酸分解の分子メカニズム2021

    • 著者名/発表者名
      堀尾京平、喜多晃久、高橋宏和、渡邉研志、秋庸裕、中島田豊、岡村好子
    • 学会等名
      第73回 日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 海洋底泥からのみかん外皮分解菌叢の探索2021

    • 著者名/発表者名
      平田さや、小笠原豪、岡村好子、中島田豊、堀尾京平、早瀬伸樹、喜多晃久
    • 学会等名
      第73回 日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] In Situ RNA Detection Toward Elucidation of Functional Consortium2019

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Horio, Hirokazu Takahashi, Setsu Kato, Toshiro Kobori, Tsunehiro Aki, Yutaka Nakashimada, Yoshiko Okamura
    • 学会等名
      8th IWA Microbial Ecology and Water Engineering Specialist Conference(MEWE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] in situ detection of mRNA toward fluorescence-labelled cells2019

    • 著者名/発表者名
      Kyohei Horio, Hirokazu Takahashi, Setsu Kato, Toshiro Kobori, Tsunehiro Aki, Yutaka Nakashimada, Yoshiko Okamura
    • 学会等名
      Marine Biotechnology Conference 2019 (MBC2019)
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 河口底泥からの海洋性キチン分解菌叢の探索とVFAs生産2019

    • 著者名/発表者名
      脇 滉、早瀬 伸樹、中島田 豊、喜多 晃久
    • 学会等名
      第71回 日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [学会発表] 微生物細胞内mRNA検出法による遺伝子発現の可視化2019

    • 著者名/発表者名
      堀尾 京平、高橋 宏和、加藤 節、小堀 俊郎、秋 庸裕、中島田 豊、岡村 好子
    • 学会等名
      第71回 日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-04-18   更新日: 2024-01-30  

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