| 研究課題/領域番号 |
20H02287
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分22060:土木環境システム関連
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| 研究機関 | 広島大学 |
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研究代表者 |
金田一 智規 広島大学, 先進理工系科学研究科(工), 教授 (10379901)
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| 研究分担者 |
青井 議輝 広島大学, 統合生命科学研究科(先), 准教授 (40386636)
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| 研究期間 (年度) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
17,550千円 (直接経費: 13,500千円、間接経費: 4,050千円)
2023年度: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円)
2022年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2021年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
2020年度: 4,550千円 (直接経費: 3,500千円、間接経費: 1,050千円)
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| キーワード | 微生物ダークマター / CPR細菌群 / Patescibacteria / 分離培養 / 活性汚泥 |
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| 研究開始時の研究の概要 |
活性汚泥にはいわゆる微生物ダークマターと呼ばれている門レベルの系統分類群を構成するCPR（Candidate Phyla Radiation）細菌群が無視できない割合（4～13%）で存在している場合がある。本研究では、活性汚泥内で安定的に培養されているCPR細菌群の代謝機能と下水処理プロセス内での生態学的役割を解明し、さらには集積培養およびその後の分離培養を試みる。具体的には、①メタゲノム解析による存在量と代謝機能の同時把握、②MAR-FISH法による基質利用特性の把握、③高濃度微生物保持リアクターによる集積培養、④新しいコンセプトに基づく分離培養法の四つの技術を組み合わせて目的を達成する。
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| 研究成果の概要 |
Patescibacteriaが比較的多く存在する活性汚泥を選定し、活性汚泥サンプルからDNAを抽出し、メタゲノム解析を行うことで10個の高品質なPatescibacteriaのゲノムを再構築することができた。さらにPatescibacteriaのゲノムに含まれる16S rRNA遺伝子配列の全長を抽出し、系統樹作成ソフトARBを用いてPatescibacteriaに特異的なFISH（蛍光in situ hybridization）プローブの設計を行った。FISH法による観察結果では、BD1-5門の細菌はZoogloea属細菌と近接して存在しており、寄生・共生関係を構築していることが示唆された。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
既往のメタゲノム解析では、あるPatescibacteriaはゲノムサイズが非常に小さく、生命に必須の呼吸や核酸合成などの遺伝子群が欠落していることが分かっているPatescibacteriaが活性汚泥を含めてどのように生存しているかを解明することは、38億年前の地球上の初期生命の進化の理解へとつながり、微生物ダークマターの謎にせまることができる。メタゲノム解析は環境微生物学の分野で主流になっているが、ゲノム情報からの推察では不十分な点が多い。特に本研究のように可視化することで細胞サイズや他細菌との共生関係など分離培養へと繋がる情報が得られたことの意義は大きい。
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