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無光層―太陽光の届かない水圏―に棲息する巨大ウイルスの生態

研究課題

研究課題/領域番号 22H00384
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 中区分40:森林圏科学、水圏応用科学およびその関連分野
研究機関京都大学

研究代表者

緒方 博之  京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)

研究分担者 岡崎 友輔  京都大学, 化学研究所, 助教 (40823745)
吉田 天士  京都大学, 農学研究科, 教授 (80305490)
遠藤 寿  京都大学, 化学研究所, 准教授 (80795055)
研究期間 (年度) 2022-04-01 – 2026-03-31
研究課題ステータス 交付 (2025年度)
配分額 *注記
42,770千円 (直接経費: 32,900千円、間接経費: 9,870千円)
2025年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2024年度: 7,410千円 (直接経費: 5,700千円、間接経費: 1,710千円)
2023年度: 10,010千円 (直接経費: 7,700千円、間接経費: 2,310千円)
2022年度: 17,940千円 (直接経費: 13,800千円、間接経費: 4,140千円)
キーワード巨大ウイルス / 無光層 / 生態 / 進化 / 深海
研究開始時の研究の概要

本研究では、有光層から深海にわたり採取したインド洋広域試料と、大容量採水可能な深層水時系列試料を高品質環境オミクス解析に供し、①無光層GVの感染活性と遺伝子組成を特徴づけ、②無光層GVと真核微生物の相互作用を精査し、③主要宿主を同定し、GVとの相互作用を実験的に検証する。以上により、水圏生態系におけるGVと真核微生物の進化・生態の理解を飛躍的に深化させる。

研究実績の概要

ウイルスは微生物群集動態、物質循環、進化に影響を及ぼす重要な生態系構成要素である。研究代表者らは、巨大ウイルス(Giant Virus; GV)が水圏に高頻度で存在し、高い系統多様性を示すことを世界に先駆け発見し、彼らが多様な真核微生物宿主と相互作用する様相、海洋炭素循環に影響を及ぼす可能性を提示してきた。しかし、これまでの研究は生産性が高く観測が比較的容易な有光層に集中し、水圏の大部分を占める無光層に存在するGVの生態学的理解は限られていた。本研究では、有光層から深海にわたり採取したインド洋広域試料と、大容量採水可能な深層水時系列試料を高品質環境オミクス解析に供し、①無光層GVの感染活性と遺伝子組成を特徴づけ、②無光層GVと真核微生物の相互作用を精査し、③主要宿主を同定し、GVとの相互作用を実験的に検証することを目的としている。
2023年度は、主として高知県室戸深層水研究所を利用した観測、公共メタゲノムデータを利用した解析を行った。インド洋由来のデータに関しては巨大ウイルスのゲノム検出に止まった。また、2023年に研究代用者らのグループがメタゲノム中に発見した新規巨大ウイルス門からのウイルスの分離に関する研究を、本研究の③の目的の予備的な研究と位置づけて開始した。
室戸深層水研究所(中深層水、320m深度及び表層)から採取された試料をマルチオミクス解析に供し、真核微生物の組成の解析、巨大ウイルスのゲノム再構築を行なった。その結果、深層水固有の巨大ウイルスの存在と活性を示唆するデータを得た。また公共メタゲノムデータからも、湖沼の無光層に固有の巨大ウイルス群を見出した。ウイルス分離に関しては成功に至っていないが、宇治川に新規ウイルス門に属するウイルスの存在を確認した。上記の結果は、現在2報の論文(室戸深層水及び湖沼メタゲノム)としてまとめているところである。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

初年度の研究計画の遂行により、試行錯誤の後、深層水を十分量濾過するシステムを確立できたので、2023年度の研究計画では、資料からのデータの産出及びデータのバイオインフォマティクス解析に専心できた。一方、インド洋データと高知県深層水データの規模が大きく、両データの解析を並行して進めることは、割けるエフォートを考慮すると困難であった。その為、高知県深層水データに重点をおいた解析となった。得られた結果は興味深いものであり、今後論文として出版するに値すると考えている。また、海洋由来の公海データを利用した解析を並行して進めており、上記の室戸深層水データを合わせて発表する予定である。湖沼由来のメタゲノムデータの解析に関しても、論文化が進んでおり、2024年度当初に国際誌に投稿予定である。

今後の研究の推進方策

2024年度は、室戸深層水研究所における試料を一度行う予定である。その後、データの産出と解析を終了し、論文の執筆に注力する。余力があればインド洋データの解析をさらに進める。巨大ウイルス分離の研究は継続する。公開メタゲノムを利用した湖沼由来の巨大ウイルスの解析に関しては論文として発表することを目指す。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 審査結果の所見   実績報告書
  • 研究成果

    (28件)

すべて 2024 2023 2022 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 2件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (21件) (うち国際学会 5件、 招待講演 6件)

  • [国際共同研究] CNRS/CEA/Institut Pasteur(フランス)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [雑誌論文] DiGAlign: Versatile and Interactive Visualization of Sequence Alignment for Comparative Genomics2024

    • 著者名/発表者名
      Nishimura Yosuke、Yamada Kohei、Okazaki Yusuke、Ogata Hiroyuki
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 39 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME23061

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Mirusviruses link herpesviruses to giant viruses2023

    • 著者名/発表者名
      Ga?a Morgan、Meng Lingjie、Pelletier Eric、Forterre Patrick、Vanni Chiara、Fernandez-Guerra Antonio、Jaillon Olivier、Wincker Patrick、Ogata Hiroyuki、Krupovic Mart、Delmont Tom O.
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 616 号: 7958 ページ: 783-789

    • DOI

      10.1038/s41586-023-05962-4

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] A rapid genome‐wide analysis of isolated giant viruses using <scp>MinION</scp> sequencing2023

    • 著者名/発表者名
      Hikida Hiroyuki、Okazaki Yusuke、Zhang Ruixuan、Nguyen Thi Tuyen、Ogata Hiroyuki
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 25 号: 11 ページ: 2621-2635

    • DOI

      10.1111/1462-2920.16476

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Genomic adaptation of giant viruses in polar oceans2023

    • 著者名/発表者名
      Meng Lingjie、Delmont Tom O.、Ga?a Morgan、Pelletier Eric、Fern?ndez-Guerra Antonio、Chaffron Samuel、Neches Russell Y.、Wu Junyi、Kaneko Hiroto、Endo Hisashi、Ogata Hiroyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 14 号: 1 ページ: 6233-6233

    • DOI

      10.1038/s41467-023-41910-6

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] "Mamonoviridae", a proposed new family of the phylum Nucleocytoviricota2023

    • 著者名/発表者名
      Ruixuian Zhang, Masaharu Takemura, Kazuyoshi Murata, Hiroyuki Ogata
    • 雑誌名

      Arch. Virol.

      巻: 168 号: 3 ページ: 80-80

    • DOI

      10.1007/s00705-022-05633-1

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] A Fast and Easy Method to Co-extract DNA and RNA from an Environmental Microbial Sample2023

    • 著者名/発表者名
      Okazaki Yusuke、Nguyen Tuyen Thi、Nishihara Arisa、Endo Hisashi、Ogata Hiroyuki、Nakano Shin-ichi、Tamaki Hideyuki
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 38 号: 1 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME22102

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] A large gap between the presence and activity of microeukaryotes in a deep sea environment2023

    • 著者名/発表者名
      Liu W., Neches R.Y., Okazaki Y., Endo H., Ogata H.
    • 学会等名
      OceanDNAテック2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Translational dynamics and codon-tRNA mismatch in the infection of a giant virus2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang R., Hikida H., Shichino Y., Mito M., Iwasaki S., Ogata H.
    • 学会等名
      Ringburg Symposiutm on Giant Virus Biology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 今まさに進化している「ウイルスの理解」2023

    • 著者名/発表者名
      緒方博之
    • 学会等名
      微生物コンソーシアム第8回全体会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Genomic insights into the evolution and adaptation of large DNA viruses2023

    • 著者名/発表者名
      Ogata H., Lingjie M., Junyi Wu.
    • 学会等名
      Confect Symposium 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] ウイルス界への招待:ウイルスと私たち、ウイルスと地球環境2023

    • 著者名/発表者名
      緒方博之
    • 学会等名
      高槻中・高等学校授業
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 常識外れの巨大ウイルスの生態・進化2023

    • 著者名/発表者名
      緒方博之
    • 学会等名
      ウイルス学若手研究集会2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 洋巨大ウイルスの生態と進化2023

    • 著者名/発表者名
      緒方博之
    • 学会等名
      OceanDNAテック2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Towards understanding the potential host of giant viruses in mesopelagic layer2023

    • 著者名/発表者名
      Liu W., Neches R.Y., Okazaki Y., Endo H., Ogata H.
    • 学会等名
      微生物生態学会第36回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Exploring the diversity and dynamics of giant viruses in a deep lake through long-read metagenomics2023

    • 著者名/発表者名
      Zhang L., Meng L., Fang Y., Ogata H., Okazaki Y.
    • 学会等名
      微生物生態学会第36回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Transcriptome of virophage reflects its infection to APMV2023

    • 著者名/発表者名
      Chen J., Hikida H., Ogata H
    • 学会等名
      微生物生態学会第36回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Discovery of endogenous giant virus in arbuscular mycorrhizal fungi: implications of a dsDNA virus infection in fungi2023

    • 著者名/発表者名
      Zhao H., Zhang R., Wu J., Meng L., Okazaki Y., Ogata H.
    • 学会等名
      微生物生態学会第36回大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Polar adaptation of giant viruses in the ocean2023

    • 著者名/発表者名
      Ogata H.
    • 学会等名
      Ringberg Symposia on Giant Virus Biology
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Rapid characterization of novel giant viruses using nanopore sequencing.2022

    • 著者名/発表者名
      Hikida H., Okazaki Y., Zhang R., Ogata H.
    • 学会等名
      VoM 2022 Conference
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Viruses as part of Earth’s life system.2022

    • 著者名/発表者名
      Ogata H.
    • 学会等名
      The 12th Asian Symposium on Microbial Ecology (ASME2022)
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Recurrent polar adaptations of giant viruses infecting eukaryotes2022

    • 著者名/発表者名
      Meng L., Delmont T., Gaia M., Pelletier E., Fernandez-Guerra A., Chaffron S., Wu J., Kaneko H., Endo H., Ogata H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] The short-term variation of virus community in an enclosed bay of Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Xia J., Fang Y., Yang Q., Okazaki Y., Yoshida T., Nagasaki K., Hisashi E., Ogata H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Horizontal and vertical profiling of plankton communities in the Eastern Indian Ocean2022

    • 著者名/発表者名
      Liu W., Xia J., Hisashima F., Ogawa H., Ogata H., Endo H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Detection of horizontal gene transfers among giant viruses2022

    • 著者名/発表者名
      Wu J., Meng L., Gaia M., Hikida H., Okazaki Y., Endo H., Ogata H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Phylogenomic Analysis to Define the Taxonomic Classification of Medusaviruses Isolated in Japan2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang R., Takemura M., Murata K., Ogata H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Giant viruses share their large gene pool via horizontal gene transfer2022

    • 著者名/発表者名
      Ogata H., Meng L., Wu J., Garcia K.G., Kijima S.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] Spatio-temporal community genome dynamics of giant viruses in a deep lake uncovered by long-read metagenomics2022

    • 著者名/発表者名
      Zhang L., Fang Y., Ogata H., Okazaki H.
    • 学会等名
      35th JSME annual meeting
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書

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公開日: 2022-04-19   更新日: 2025-06-20  

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