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南極と北極における菌類の多様性の変化の解明と極地産菌類の遺伝的資源としての確立

研究課題

研究課題/領域番号 23K28280
補助金の研究課題番号 23H03590 (2023)
研究種目

基盤研究(B)

配分区分基金 (2024)
補助金 (2023)
応募区分一般
審査区分 小区分64040:自然共生システム関連
研究機関旭川工業高等専門学校

研究代表者

辻 雅晴  旭川工業高等専門学校, 物質化学工学科, 准教授 (70756923)

研究分担者 豊田 敦  国立遺伝学研究所, ゲノム・進化研究系, 特任教授 (10267495)
工藤 栄  国立極地研究所, 先端研究推進系, 教授 (40221931)
内田 雅己  国立極地研究所, 先端研究推進系, 准教授 (70370096)
谷澤 靖洋  国立遺伝学研究所, 情報研究系, 助教 (90836511)
石原 潤一  千葉大学, 真菌医学研究センター, 特任助教 (40732409)
研究期間 (年度) 2023-04-01 – 2027-03-31
研究課題ステータス 交付 (2024年度)
配分額 *注記
18,590千円 (直接経費: 14,300千円、間接経費: 4,290千円)
2026年度: 2,470千円 (直接経費: 1,900千円、間接経費: 570千円)
2025年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
2024年度: 6,630千円 (直接経費: 5,100千円、間接経費: 1,530千円)
2023年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
キーワード南極 / 北極 / 菌類 / 多様性 / 全ゲノム解析 / 極地 / 遺伝子配列予測 / 微生物資源
研究開始時の研究の概要

菌類の多様性は生息域の環境に多大な影響を与えていることから、その多様性を解明することは生態系の変化を理解する上で極めて重要である。しかし、南極や北極に生息している菌類の遺伝子情報は、国際塩基配列データベースへの登録数が極めて少ない。そこで本研究課題は極地産菌類の塩基配列をデータベースへの登録を進めた上で、南極の昭和基地周辺、高緯度北極では氷河後退域堆積物を利用し、次世代シーケンサにより菌類の多様性を明らかにする。また極地産菌類の全ゲノム配列を解析し、ゲノムデータベースを構築することで、極地産菌類のゲノム情報が遺伝子資源として確立されることを目指す。

研究実績の概要

本年度は、まずは南極の試料及びカナダ高緯度北極の試料からDNAとRNAを抽出を行なった。抽出したDNAとRNAはQbitにより品質のチェックと定量を行い問題ないことを確認した。その後、DNAはそのまま、RNAは逆転写を行いcDNAを構築してからライブラリーの構築を行なった。またライブラリーの構築を行なったものの一部については、DNA配列の取得を行い、次年度以降に配列データの解析を行えるような状況になっている。
極地産菌類の全ゲノム解析では、カナダ高緯度北極産菌類でMrakia hoshinonis 1株、南極産菌類でMrakia gelida, Cystobasidium tubakii, Cystobasidium ongulense, 3種7株についてHiseqもしくはPac Bio sequel2により塩基配列の取得を行なった。 取得した塩基配列は、遺伝子配列予測も行い、BUSCOにより遺伝子配列予測の精度の確認を行なった。その結果、BUSCOスコアは全ての株で90%を超えていたことから、高品質なゲノム解析、遺伝子配列予測が行えたことが確認できた。全ゲノム解析、遺伝子破裂予測を行なった一部の菌株については、ブラウザ上で全ゲノム配列情報、遺伝子配列の予測情報などを見ることができるゲノムデータベースの構築を行い、現在ベータ版として公開を開始した。
次年度以降はさらに極地産菌類の全ゲノム解析と遺伝子配列予測を行い、これらのデータもデータベースに追加する予定である。現在ゲノムデータベースはベータ版として運用しているが、次年度以降に本格的なゲノムデータベースとして運用を開始する予定である。

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

本年度は極地産試料からDNAとRNAを抽出し、ライブラリーの構築まで進んでいる。
また極地産菌類の全ゲノム解析では、カナダ高緯度北極産菌類で1株、南極産菌類で3種7株を行い、遺伝子配列の解析も終えている。このうち一部の菌株については、ゲノム情報、遺伝子配列の予測情報などをデータベース化を行い、公開を開始した。
以上のことから研究は概ね順調に進展していると判断した。

今後の研究の推進方策

今後も研究計画通りに研究を推進する予定である。
またゲノム解析の部分では、先進ゲノム支援に申請し、更なる進捗の加速ができるようにしたい。

報告書

(1件)
  • 2023 実績報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023

すべて 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 1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 1件、 招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [雑誌論文] Draft genome sequence of the basidiomycetous yeast Mrakia hoshinonis JCM 32575 T isolated from Ellesmere Island, Canadian High Arctic2024

    • 著者名/発表者名
      Tatsuya Fujikawa、Jun-ichi Ishihara、Warwick F. Vincent、Masaki Uchida、Masaharu Tsuji
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: - 号: 2 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1128/mra.00820-23

    • 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] 南極に住む酵母の多様性と極限環境への適応能2023

    • 著者名/発表者名
      辻 雅晴、工藤 栄
    • 雑誌名

      生物工学会誌

      巻: 101 号: 10 ページ: 535-539

    • DOI

      10.34565/seibutsukogaku.101.10_535

    • ISSN
      0919-3758, 2435-8630
    • 年月日
      2023-10-25
    • 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] Genome Sequence of Basidiomycetous Yeast Mrakia gelida MGH-2, Isolated from Skarvsnes Ice-Free Area, East Antarctica2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Masaharu、Ishihara Jun-ichi、Toyoda Atsushi、Takahashi Hiroki、Kudoh Sakae
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 12 号: 1 ページ: 1-3

    • DOI

      10.1128/mra.01064-22

    • 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] Survey on Fungi in Antarctica and High Arctic Regions, and Their Impact on Climate Change2023

    • 著者名/発表者名
      Tsuji Masaharu
    • 雑誌名

      Climate

      巻: 11 号: 9 ページ: 195-195

    • DOI

      10.3390/cli11090195

    • 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
  • [学会発表] 南極産菌類の菌株データベースの構築と公開2024

    • 著者名/発表者名
      辻雅晴
    • 学会等名
      極域データサイエンス研究集会Ⅱ
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 南極産菌類の産業利用への挑戦2024

    • 著者名/発表者名
      辻雅晴
    • 学会等名
      日本農芸化学会創立100周年記念大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 南極や北極に生息している菌類とその産業利用への可能性2023

    • 著者名/発表者名
      辻雅晴
    • 学会等名
      公益社団法人 新化学技術推進協会(JACI) ライフサイエンス技術部会 反応分科会 勉強会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 南極と北極に住む酵母の極限環境への驚くべき適応能2023

    • 著者名/発表者名
      辻雅晴
    • 学会等名
      第75回日本生物工学会大会
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] Intracellular response of Antarctic yeast to cold stress2023

    • 著者名/発表者名
      Fujikawa T, Tsuji M, Ishihara J, Takahashi H, Segarra V.
    • 学会等名
      The 14th Symposium on Polar Science
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 国際学会
  • [図書] 未培養微生物研究の最新動向2023

    • 著者名/発表者名
      辻 雅晴
    • 総ページ数
      264
    • 出版者
      シーエムシー出版
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [図書] 極限環境微生物の先端科学と社会実装最前線2023

    • 著者名/発表者名
      辻 雅晴
    • 総ページ数
      504
    • 出版者
      NTS出版
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書

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公開日: 2023-04-18   更新日: 2024-12-25  

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