Bacteroidales目細菌の窒素固定と水素利用の新機能の解明

• 研究課題/領域番号: 26292047
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 一部基金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 国立研究開発法人理化学研究所
• 研究代表者: 大熊 盛也 国立研究開発法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 室長 (10270597)
• 研究分担者: 野田 悟子 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (80342830)
• 連携研究者: 本郷 裕一 東京工業大学, 生命理工学研究科, 教授 (90392117)
• 研究協力者: 雪 真弘 ; 井上 潤一
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 16,640千円 (直接経費: 12,800千円、間接経費: 3,840千円); 2016年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2015年度: 4,810千円 (直接経費: 3,700千円、間接経費: 1,110千円); 2014年度: 7,020千円 (直接経費: 5,400千円、間接経費: 1,620千円)
• キーワード: 微生物機能 / 窒素固定 / 水素代謝 / 共生 / シングルセルゲノム / 還元的酢酸生成 / Bacteroidales目細菌 / スピロヘータ / ゲノム / 生態 / 進化 / 微生物 / 生態学 / 分類学 / 微生物ゲノム / 微生物進化 / 生物多様性 / 難培養微生物

研究成果の概要

Bacteroidales目細菌において、窒素固定あるいは古細菌の水素代謝に関連する遺伝子をゲノム上に有する細菌種を見出し、培養株で活性を検出した。シロアリ腸内の窒素固定と水素利用還元的酢酸生成に働く細菌として、セルロース分解性原生生物の細胞内共生スピロヘータを同定した。この細胞内共生細菌と原生生物の細胞表層に共生するBacteroidales目細菌２種について、シングルセルゲノム解析で機能と共生機構の解明を行なった。

研究成果

• [国際共同研究] University of Sydney(Australia)
• [国際共同研究] リバプール大(英国)
• [雑誌論文] Desulfovibrio trichonymphae’, an H2-oxidizing bacterium in a tripartite symbiotic system within a protist cell in the termite gut. (2017)
  • 著者名/発表者名: Kuwahara, H., Yuki, M., Izawa, K., Ohkuma, M., Hongoh, Y
  • 雑誌名: ISME J. 巻: 11(3) ページ: 766-776
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Comparison of intracellular “Ca. Endomicrobium trichonymphae” genomovars illuminates the requirement and decay of defense systems against foreign DNA (2016)
  • 著者名/発表者名: Izawa, K., H. Kuwahara, K. Kihara, M. Yuki, N. Lo, T. Ito, M. Ohkuma, Y. Hongoh
  • 雑誌名: Genome Biol. Evol. 巻: 8(10) 号: 10 ページ: 3099-3107
  • DOI: 10.1093/gbe/evw227
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nitrogen fixation and nifH diversity in human gut microbiota (2016)
  • 著者名/発表者名: Igai, K., M. Itakura, S. Nishijima, H. Tsurumaru, W. Suda, T. Tsutaya, E. Tomitsuka, K. Tadokoro, J. Baba, S. Odani, K. Natsuhara, A. Morita, M. Yoneda, A. R. Greenhill, P. F. Horwood, J. Inoue, M. Ohkuma, Y. Hongoh, T. Yamamoto, P. M. Siba, M. Hattori, K. Minamisawa, M. Umezaki
  • 雑誌名: Sci. Rep. 巻: 6 号: 1 ページ: 31942-31942
  • DOI: 10.1038/srep31942
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Bacteroides caecicola sp. nov. and Bacteroides gallinaceum sp. nov., isolated from the caecum of an Indonesian chicken (2016)
  • 著者名/発表者名: Irisawa, T., S. Saputra, M. Kitahara, M. Sakamoto, S. Tiani, T. Yulineri, A. Dinoto, M. Ohkuma
  • 雑誌名: Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 巻: 66 号: 3 ページ: 1431-1437
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.000899
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 難培養微生物のシングルセルゲノム解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 雪 真弘、大熊 盛也
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 74(6) ページ: 488-491
  • NAID: 40021006286
• [雑誌論文] The outset of another nitrogenase (2016)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma, M.
  • 雑誌名: Environ Microbiol 巻: 18 号: 1 ページ: 4-4
  • DOI: 10.1111/1462-2920.13001
• [雑誌論文] Dominant ectosymbiotic bacteria of cellulolytic protists in the termite gut also have the potential to digest lignocellulose (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki M., Kuwahara H., Shintani M., Izawa K., Sato T., Starns D., Hongoh Y., Ohkuma M.
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 17 号: 12 ページ: 4942-4953
  • DOI: 10.1111/1462-2920.12945
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Acetogenesis from H2 plus CO2 and nitrogen fixation by an endosymbiotic spirochete of a termite-gut cellulolytic protist (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma, M., S. Noda, S. Hattori, T. Iida, M. Yuki, D. Starns, J. Inoue, A.C. Darby, and Y. Hongoh
  • 雑誌名: Proc Natl Acad Sci USA 巻: 112 号: 33 ページ: 10224-10230
  • DOI: 10.1073/pnas.1423979112
  • 査読あり / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] High quality draft genome sequence of Bacteroides barnesiae type strain BL2T (DSM 18169T) from chicken caecum (2015)
  • 著者名/発表者名: Sakamoto, M., A. L. Lapidus, J. Han, S. Trong, M. Haynes, T. B. K. Reddy, N. Mikhailova, M. Huntemann, A. Pati, N. N. Ivanova, R. Pukall, V. M. Markowitz, T. Woyke, H.-P. Klenk, N. C. Kyrpides, and M. Ohkuma
  • 雑誌名: Stand Genomic Sci 巻: 10 号: 1 ページ: 48-48
  • DOI: 10.1186/s40793-015-0045-6
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distribution and Evolution of Nitrogen Fixation Genes in the Phylum <i>Bacteroidetes</i> (2015)
  • 著者名/発表者名: Inoue, J., Oshima K., Suda, W., Sakamoto, M., Iino, T., Noda, S., Hongoh, Y., Hattori, M. and Ohkuma, M.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 30 号: 1 ページ: 44-50
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME14142
  • NAID: 130005061711
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] シロアリ腸内原生生物細胞表面共生細菌のmicrodiversity解析にもとづく伝播様式についての考察 (2016)
  • 著者名/発表者名: 猪飼 桂、望月 悠司、雪 真弘、大熊 盛也、本郷 裕一
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会
  • 発表場所: 横須賀文化会館（神奈川県・横須賀市）
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] 長期に隔離された共生微生物群集では群集レベルの競争が生じるか？ (2016)
  • 著者名/発表者名: 北出 理、佐藤 渚、野田 悟子、飯田 敏也、大熊 盛也
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会
  • 発表場所: 横須賀文化会館（神奈川県・横須賀市）
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] シロアリ腸内の難培養性細菌のシングルセルゲノム解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也、雪 真弘、David Starns、桑原宏和、本郷裕一
  • 学会等名: 日本微生物資源学会第23回大会
  • 発表場所: 千葉大学（千葉県・千葉市）
• [学会発表] バイオマスの循環を支えるシロアリの多重共生系 (2016)
  • 著者名/発表者名: 野田悟子、雪真弘、大熊盛也
  • 学会等名: 日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: 秋田県立大学（秋田県・秋田市）
• [学会発表] シロアリ腸内の原生生物の細胞内で効率的に働く共生細菌 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 第38回日本分子生物学会年会 第88回日本生化学会大会 合同大会
  • 発表場所: 神戸国際会議場（兵庫県・神戸）
  • 年月日: 2015-12-04
  • 招待講演
• [学会発表] Single-cell genomics of Bacteroidales ectosymbionts of termite-gut protists (2015)
  • 著者名/発表者名: Masahiro Yuki, Hirokazu Kuwahara, David Starns, Kazuki Izawa, Yuichi Hongoh, Moriya Ohkuma
  • 学会等名: 2nd International Symposium, Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] Comparative genomics of the nitrogen-fixing endosymbionts of the cellulolytic protists Pseudotrichonympha spp. in the gut of termites (2015)
  • 著者名/発表者名: Agent Pramono, Akinori Yamada,Hirokazu Kuwahara,Takako Mabuchi,Osamu Kitade, Nathan Lo, Atsushi Toyoda, Takehiko Ito, Moriya Ohkuma, Yuichi Hongoh
  • 学会等名: 2nd International Symposium, Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-10-01
  • 国際学会
• [学会発表] CO2 and N2-fixing endosymbionts of termite-gut cellulolytic pritists (2015)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma, M.
  • 学会等名: 2nd International Symposium, Matryoshka-type Evolution of Eukaryotic Cells
  • 発表場所: 筑波大学大学会館（茨城県・つくば市）
  • 年月日: 2015-09-30
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] シロアリ腸内の原生生物細胞内の細菌の共生と進化 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 日本進化学会第17回大会
  • 発表場所: 中央大学後楽園キャンパス（東京都・東京）
  • 年月日: 2015-08-21
  • 招待講演
• [学会発表] シロアリ腸内原生生物に細胞表面共生するSymbiothrix dinenymphaeの１細胞ゲノム解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 雪真弘、桑原宏和、新谷政己、伊澤和輝、本郷裕一、大熊盛也
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-28
• [学会発表] Bacteroidetes門細菌の窒素固定に関する諸解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 井上潤一、本郷裕一、坂本光央、大島健志朗、服部正平、大熊盛也
  • 学会等名: 日本農芸化学会2015年度大会
  • 発表場所: 岡山 岡山大学津島キャンパス
  • 年月日: 2015-03-27
• [学会発表] 高等シロアリ腸内に共生する優占種細菌3種のシングル・セルゲノム解析 (2014)
  • 著者名/発表者名: 雪 真弘、桑原 宏和, ,新谷 政己, 本郷 裕一, 大熊 盛也
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: 浜松 アクトシテｨ浜松
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Single cell genomic insights into Treponema diversity in the gut of the higher termite Nasutitermes takasagoensis. (2014)
  • 著者名/発表者名: David Starns、雪 真弘, 桑原 宏和, 本郷 裕一, Darby Alistair, 大熊 盛也
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: 浜松 アクトシテｨ浜松
  • 年月日: 2014-10-22
• [学会発表] Metabolic integration across endosymbiotic communities (2014)
  • 著者名/発表者名: Moriya Ohkuma
  • 学会等名: Arthur M. Sackler Coloquium "Symbioses becoming permanent: The origins and evolutionary trajectories of organelles"
  • 発表場所: Irvine CA, USA
  • 年月日: 2014-10-17
  • 招待講演
• [学会発表] Nitrogen fixation and evolution of nif genes in the phylum Bacteroidetes (2014)
  • 著者名/発表者名: Jun-ichi Inoue, Mitsuo Sakamoto, Kenshiro Oshima, Masahira Hattori, Moriya Ohkuma
  • 学会等名: 15th International Symposium on Microbial Ecology (ISME15)
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] Molecular studies of termite-gut protists on cellulose utilization (2014)
  • 著者名/発表者名: Moriya Ohkuma
  • 学会等名: 17th Congress of International Union for the Study of Social Insects
  • 発表場所: Cairns, Australia
  • 年月日: 2014-07-16
  • 招待講演
• [図書] 第７章シロアリ共生微生物 共生微生物―生物と密接に関わるミクロな生命体― 大野博司（編） (2016)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 出版者: 化学同人
• [備考] シロアリ腸内の原生生物の表面共生細菌がリグノセルロース分解に寄与
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150706_1/
• [備考] シロアリは腸内微生物によって高効率にエネルギーと栄養を獲得
  • URL: http://www.riken.jp/pr/press/2015/20150512_2/