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深海生底生有孔虫細胞内のマイクロバイオームの機能・活性

研究課題

研究課題/領域番号 22KF0423
補助金の研究課題番号 21F20770 (2021-2022)
研究種目

特別研究員奨励費

配分区分基金 (2023)
補助金 (2021-2022)
応募区分外国
審査区分 小区分17050:地球生命科学関連
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

野牧 秀隆  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 上席研究員 (90435834)

研究分担者 SALONEN IINES  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 外国人特別研究員
研究期間 (年度) 2023-03-08 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
配分額 *注記
2,300千円 (直接経費: 2,300千円)
2023年度: 936千円 (直接経費: 936千円)
2022年度: 1,100千円 (直接経費: 1,100千円)
2021年度: 1,200千円 (直接経費: 1,200千円)
キーワード単細胞真核生物 / 共生 / 遺伝子発現解析 / マイクロバイオーム / 底生有孔虫 / シングルセルゲノミクス
研究開始時の研究の概要

本研究では、海底での生物地球化学サイクルで有孔虫が特に重要な役割を果たしている、貧酸素海域堆積物の有孔虫細胞内にみられる原核生物や他生物由来の細胞小器官についてを分子系統解析を用いて明らかにするとともに、細胞生物学的手法、電子顕微鏡観察などを用いてその局在、有孔虫細胞との関連性を明らかにする。さらに、研究協力者らとともに有孔虫および共生している原核生物のゲノム解析、遺伝子発現解析を行う。これらの解析を、異なる有孔虫種間、堆積物中の異なる環境から採取した個体間で行って比較することで、周囲の環境に応じて有孔虫がどのような系統、代謝機能を持つ原核生物と共生して適応しているのかを解明する。

研究実績の概要

底生有孔虫Chilostomella ovoidea細胞内に見られる、葉緑体様構造、および藻類由来のミトコンドリアのFISHによる局在観察を行い、有孔虫細胞内に藻類由来の細胞小器官が局在(葉緑体様構造)、偏在(ミトコンドリア)していることが確認された。ミトコンドリアについては、有孔虫オリジナルのミトコンドリアとそれぞれがクラスター状に分布しているようであり、これは透過型電子顕微鏡像で見られた細胞質とミトコンドリアの塊状のクラスターに相当すると推測された。沖縄の研究協力者とともに、それぞれの細胞小器官についてゲノムを構築することに成功し、葉緑体様構造ではおそらく数十万年以上前に有孔虫細胞内に取り込まれ細胞小器官として機能していること、光合成能がほとんど失われており機能が非常に限られていること、アミノ酸の代謝と硫黄代謝に関連した機能が推測されること、が明らかになった。また、ミトコンドリアも同様に藻類から取り込まれゲノムが縮退し有孔虫のミトコンドリアと共役していることが示唆された。その他、相模湾漸深海帯から採取した有孔虫についても共生微生物のゲノム解析、局在解析を行い、種ごとに異なる微生物がおそらく異なる代謝機能を持って有孔虫と共生していることが示された。これらの結果について論文にとりまとめるとともに、6月にイタリアで行われた国際学会で成果を発表した。なお、2023年度の研究期間は4月から8月の5か月間である。

報告書

(3件)
  • 2023 実績報告書
  • 2022 実績報告書
  • 2021 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2024 2023 2021 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 3件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 4件)

  • [国際共同研究] ハンブルグ大学(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [国際共同研究] サウサンプトン国立海洋研究所(英国)

    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Hamburg(ドイツ)

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
  • [雑誌論文] A deep-learning automated image recognition method for measuring pore patterns in closely related bolivinids and calibration for quantitative nitrate paleo-reconstructions2023

    • 著者名/発表者名
      Govindankutty Menon Anjaly、Davis Catherine V.、N?rnberg Dirk、Nomaki Hidetaka、Salonen Iines、Schmiedl Gerhard、Glock Nicolaas
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 13 号: 1

    • DOI

      10.1038/s41598-023-46605-y

    • 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] Abundant chitinous structures in Chilostomella (Foraminifera, Rhizaria) and their potential functions.2021

    • 著者名/発表者名
      Nomaki H, Chen C, Oda K, Tsuchiya M, Tame A, Uematsu K, Isobe N
    • 雑誌名

      Journal of the Eukaryotic Microbiology

      巻: 68 号: 1

    • DOI

      10.1111/jeu.12828

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] 16S rRNA gene metabarcoding indicates species-characteristic microbiomes in deep-sea benthic foraminifera2021

    • 著者名/発表者名
      Salonen IS, Chronopoulou PM, Nomaki H, Langlet D, Tsuchiya M, Koho, KA
    • 雑誌名

      Frontiers in Microbiology

      巻: 12

    • DOI

      10.3389/fmicb.2021.694406

    • 関連する報告書
      2021 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] 16S and 18S rRNA gene metabarcoding provide congruent information on the responses of sediment communities to eutrophication2021

    • 著者名/発表者名
      Harrison, J., Chronopoulou., P., Salonen, I., Jilbert, T., Koho, K
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 8 ページ: 708716-708716

    • DOI

      10.3389/fmars.2021.708716

    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] Abundant chitinous structures in cytoplasm of Chilostomella and their potential functions2024

    • 著者名/発表者名
      Nomaki H, Chen C, Oda K, Tsuchiya M, Tame A, Uematsu K, Salonen IS, Isobe N
    • 学会等名
      FORAMS2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Molecular insights into ecology and evolution of the deep-sea foraminifer Chilostomella ovoidea and its endobiotic plastid2024

    • 著者名/発表者名
      Salonen I, Husnik F, Naumova M, Ishitani Y, Richirt J, Nomaki H
    • 学会等名
      FORAMS2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Pore detection of denitrifying benthic foraminifera Bolivina spissa through automated image analysis technique2024

    • 著者名/発表者名
      Menon AG, Davis CV, Numberg D, Nomaki H, Salonen IS, Glock N
    • 学会等名
      FORAMS2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metabarcoding observations on species-specific microbiomes of deep-sea benthic foraminifera2021

    • 著者名/発表者名
      Salonen I, Chronopoilou PM, Nomaki H, Langlet D, Tsuchiya M, Koho K
    • 学会等名
      16th Deep-Sea Biology Symposium
    • 関連する報告書
      2021 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Metabarcoding observations on species-characteristic microbiomes of deep-sea benthic foraminifera2021

    • 著者名/発表者名
      Iines Salonen, Panagiota-Myrsini Chronopoulou, Hidetaka Nomaki, Dewi Langlet, Masashi Tsuchiya, Karoliina Koho
    • 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

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公開日: 2021-05-27   更新日: 2024-12-25  

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