水圏におけるウイルス-宿主間の感染・共存機構の解明

2020 年度 実績報告書

• 研究領域: ネオウイルス学：生命源流から超個体、そしてエコ・スフィアーへ
• 研究課題/領域番号: 16H06437
• 研究機関: 高知大学
• 研究代表者: 長崎 慶三 高知大学, 教育研究部自然科学系理工学部門, 教授 (00222175)
• 研究分担者: 横川 太一 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(超先鋭研究プログラム), 研究員 (00402751) ; 外丸 裕司 国立研究開発法人水産研究・教育機構, 水研機構(廿日市), 主任研究員 (10416042) ; 木村 圭 佐賀大学, 農学部, 准教授 (30612676) ; 緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
• 研究期間 (年度): 2016-06-30 – 2021-03-31
• キーワード: 赤潮 / 巨大ウイルス（NCLDV） / メガプライマー / 珪藻感染性RNAウイルス / 海底堆積物コア / 宿主特異性

研究実績の概要

FLDS法により藻類・地衣類・動物などからRNAウイルスを見出し、その性状解析を行った。この過程で、RdRP遺伝子が別分節上に分かれて存在している菌類ウイルスを発見した。また、諸条件の最適化によりFLDSがpgオーダーのRNA試料に適用可能となった。さらに、わずか1mLの海水からviromeを構築する方法を確立し、大洋間でのウイルス叢比較に供した。また、海洋堆積物表層に未知のssDNAウイルスが大量に存在することを発見した。
国際共同研究Tara Oceansのデータに基づき全球規模の巨大ウイルス（NCLDV）系統の地理分布を解析した結果、宿主真核生物との分布相関、北極海で系統固有性が高いこと、表層Chl a濃度が高い海域でNCLDVの沈降が起こっていること等を解明した。また生物炭素ポンプと特定のウイルス系統が強い相関を示すことを明らかにした。さらにメタゲノムデータ等から得られる宿主とウイルスの系統分布から宿主-ウイルスの関係を高精度で予測する新手法を開発した。
高知県浦ノ内湾における現場調査を実施し、巨大ウイルスの生態研究を介したメガプライマー法の最適化を行った。また、ミミウイルス科のウイルス群集構造の変動パターンを解明した。さらに、KEGGオーソログに基づき、隠れマルコフモデルにより遺伝子の機能を予測する新たなツールを開発した。
珪藻感染性RNAウイルスについて、本来宿主ではない珪藻種にウイルスゲノムを電気穿孔法で導入し、感染を成立させ得ることを確認した。また、珪藻感染性RNAウイルス97株と珪藻株50株の感染交差試験の結果から、ウイルスの感染成立は、ウイルス吸着過程に関わる珪藻種に依存しない何らかの因子によって決定づけられるものと考えられた。
海底泥コアへの層別年代測定法およびウイルス由来PCR産物の比較により、過去の生物相推定が可能であると考えられた。

現在までの達成度 (段落)

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和2年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ベルゲン大学(ノルウェー)
  • 国名: ノルウェー
  • 外国機関名: ベルゲン大学
• [国際共同研究] CNRS(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: CNRS
• [国際共同研究] ウプサラ大学(スウェーデン)
  • 国名: スウェーデン
  • 外国機関名: ウプサラ大学
• [国際共同研究] パスツール研究所(フランス)
  • 国名: フランス
  • 外国機関名: パスツール研究所
• [国際共同研究] アメリカ国立衛生研究所(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: アメリカ国立衛生研究所
• [雑誌論文] Eukaryotic virus composition can predict the efficiency of carbon export in the global ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Kaneko Hiroto、Blanc-Mathieu Romain、Endo Hisashi、Chaffron Samuel、Delmont Tom O.、Gaia Morgan、Henry Nicolas、Hern?ndez-Vel?zquez Rodrigo、Nguyen Canh Hao、Mamitsuka Hiroshi、Forterre Patrick、Jaillon Olivier、de Vargas Colomban、Sullivan Matthew B.、Suttle Curtis A.、Guidi Lionel、Ogata Hiroyuki
  • 雑誌名: iScience 巻: 24 ページ: 102002～102002
  • DOI: 10.1016/j.isci.2020.102002
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] A Persistent Giant Algal Virus, with a Unique Morphology, Encodes an Unprecedented Number of Genes Involved in Energy Metabolism (2021)
  • 著者名/発表者名: Blanc-Mathieu Romain、Dahle H?kon、Hofgaard Antje、Brandt David、Ban Hiroki、Kalinowski J?rn、Ogata Hiroyuki、Sandaa Ruth-Anne
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 95 ページ: 02446-20
  • DOI: 10.1128/JVI.02446-20
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] RNA Viruses in Aquatic Unicellular Eukaryotes (2021)
  • 著者名/発表者名: Sadeghi Mohammadreza、Tomaru Yuji、Ahola Tero
  • 雑誌名: Viruses 巻: 13 ページ: 362～362
  • DOI: 10.3390/v13030362
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Growth Rate-dependent Cell Death of Diatoms due to Viral Infection and Their Subsequent Coexistence in a Semi-continuous Culture System (2021)
  • 著者名/発表者名: Tomaru Yuji、Yamaguchi Haruo、Miki Takeshi
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 36 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME20116
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Sikte (Sitke) waterborne virus, a member of the genus Tombusvirus (2021)
  • 著者名/発表者名: Uehara-Ichiki Tamaki、Urayama Syun-ichi、Hirai Miho、Takaki Yoshihiro、Nunoura Takuro、Fujinaga Masashi、Hanada Kaoru
  • 雑誌名: Archives of Virology 巻: 166 ページ: 991～994
  • DOI: 10.1007/s00705-020-04949-0
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Chronological distribution of dinoflagellate-infecting RNA virus in marine sediment core (2021)
  • 著者名/発表者名: Takahashi Michiko、Wada Kei、Takano Yoshihito、Matsuno Kyouhei、Masuda Yuichi、Arai Kazuno、Murayama Masafumi、Tomaru Yuji、Tanaka Kouki、Nagasaki Keizo
  • 雑誌名: Science of The Total Environment 巻: 770 ページ: 145220～145220
  • DOI: 10.1016/j.scitotenv.2021.145220
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Biogeography of marine giant viruses reveals their interplay with eukaryotes and ecological functions (2020)
  • 著者名/発表者名: Endo Hisashi、Blanc-Mathieu Romain、Li Yanze、Salazar Guillem、Henry Nicolas、Labadie Karine、de Vargas Colomban、Sullivan Matthew B.、Bowler Chris、Wincker Patrick、Karp-Boss Lee、Sunagawa Shinichi、Ogata Hiroyuki
  • 雑誌名: Nature Ecology & Evolution 巻: 4 ページ: 1639～1649
  • DOI: 10.1038/s41559-020-01288-w
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] An Optimized Metabarcoding Method for Mimiviridae (2020)
  • 著者名/発表者名: Prodinger Florian、Endo Hisashi、Gotoh Yasuhiro、Li Yanze、Morimoto Daichi、Omae Kimiho、Tominaga Kento、Blanc-Mathieu Romain、Takano Yoshihito、Hayashi Tetsuya、Nagasaki Keizo、Yoshida Takashi、Ogata Hiroyuki
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 506～506
  • DOI: 10.3390/microorganisms8040506
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] In silico Prediction of Virus-Host Interactions for Marine Bacteroidetes With the Use of Metagenome-Assembled Genomes (2020)
  • 著者名/発表者名: Tominaga Kento、Morimoto Daichi、Nishimura Yosuke、Ogata Hiroyuki、Yoshida Takashi
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 1～14
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.00738
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Ecological Structuring of Temperate Bacteriophages in the Inflammatory Bowel Disease-Affected Gut (2020)
  • 著者名/発表者名: Nishiyama Hiroki、Endo Hisashi、Blanc-Mathieu Romain、Ogata Hiroyuki
  • 雑誌名: Microorganisms 巻: 8 ページ: 1663～1663
  • DOI: 10.3390/microorganisms8111663
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Viral RNA Genomes Identified from Marine Macroalgae and a Diatom (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiba Yuto、Tomaru Yuji、Shimabukuro Hiromori、Kimura Kei、Hirai Miho、Takaki Yoshihiro、Hagiwara Daisuke、Nunoura Takuro、Urayama Syun-ichi
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 35 ページ: n/a～n/a
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME20016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Previously unknown ssDNA molecules co‐occurring with CdebDNAV infecting the marine planktonic diatom Chaetoceros debilis (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomaru Yuji、Toyoda Kensuke、Kimura Kei
  • 雑誌名: Phycological Research 巻: 68 ページ: 269～276
  • DOI: 10.1111/pre.12435
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Capsid Structure of a Marine Algal Virus of the OrderPicornavirales (2020)
  • 著者名/発表者名: Munke Anna、Kimura Kei、Tomaru Yuji、Okamoto Kenta
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 94 ページ: 1～20
  • DOI: 10.1128/JVI.01855-19
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Novel Protocol for Estimating Viruses Specifically Infecting the Marine Planktonic Diatoms (2020)
  • 著者名/発表者名: Tomaru Yuji、Kimura Kei
  • 雑誌名: Diversity 巻: 12 ページ: 225～225
  • DOI: 10.3390/d12060225
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] The possibility of using marine diatom-infecting viral promoters for the engineering of marine diatoms (2020)
  • 著者名/発表者名: Kadono Takashi、Tomaru Yuji、Suzuki Kengo、Yamada Koji、Adachi Masao
  • 雑誌名: Plant Science 巻: 296 ページ: 110475～110475
  • DOI: 10.1016/j.plantsci.2020.110475
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Discovery of divided RdRp sequences and a hitherto unknown genomic complexity in fungal viruses (2020)
  • 著者名/発表者名: Chiba Yuto、Oiki Sayoko、Yaguchi Takashi、Urayama Syun-ichi、Hagiwara Daisuke
  • 雑誌名: Virus Evolution 巻: 7 ページ: 1～10
  • DOI: 10.1093/ve/veaa101
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bottleneck Size-Dependent Changes in the Genetic Diversity and Specific Growth Rate of a Rotavirus A Strain (2020)
  • 著者名/発表者名: Kadoya Syun-suke、Urayama Syun-ichi、Nunoura Takuro、Hirai Miho、Takaki Yoshihiro、Kitajima Masaaki、Nakagomi Toyoko、Nakagomi Osamu、Okabe Satoshi、Nishimura Osamu、Sano Daisuke
  • 雑誌名: Journal of Virology 巻: 94 ページ: 1～17
  • DOI: 10.1128/JVI.02083-19
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Diverged and Active Partitiviruses in Lichen (2020)
  • 著者名/発表者名: Urayama Syun-ichi、Doi Nobutaka、Kondo Fumie、Chiba Yuto、Takaki Yoshihiro、Hirai Miho、Minegishi Yasutaka、Hagiwara Daisuke、Nunoura Takuro
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 11 ページ: 561344
  • DOI: 10.3389/fmicb.2020.561344
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Chaetoceros属珪藻に対するRNAウイルスの感染特性 (2021)
  • 著者名/発表者名: 水戸誠也・吉田和広・木村圭
  • 学会等名: 日本藻類学会第４５回大会
• [学会発表] 海の牧草を持続的に管理するウイルス (2021)
  • 著者名/発表者名: 外丸裕司
  • 学会等名: 高知大学 研究拠点プロジェクト2020年度 公開シンポジウム海の恵みを享受するために
• [学会発表] 有害赤潮藻類Heterosigma akashiwo感染性ウイルスの種内多型解析 (2021)
  • 著者名/発表者名: 武部紘明, 高野義人, 神川龍馬, 長崎慶三, 吉田天士
  • 学会等名: 令和３年度日本水産学会春季大会
• [学会発表] TARAメタオミクスデータから解き明かすRNAウイルスと炭素循環の関わり (2020)
  • 著者名/発表者名: 金子博人, Romain Blanc-Mathieu, 遠藤 寿, 緒方 博之
  • 学会等名: 第一回ウイルス生態学セミナー「～内なるRNAウイルスの生きざまを見よ」
  • 招待講演
• [学会発表] Discovery of virmyosin of NCLDV and Analysis of its phylogeny. (2020)
  • 著者名/発表者名: 木島壮一朗, 宮崎うらら, Delmont T., 遠藤寿, 緒方博之
  • 学会等名: The 43rd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan
• [学会発表] Biogeography of marine giant viruses reveals their interplay with eukaryotes and ecological functions (2020)
  • 著者名/発表者名: Endo H., Blanc-Mathieu R., Li Y., Salazar G., Henry N., Labadie K., de Vargas C., Sullivan M.B., Bowler C., Wincker P., Karp-Boss L., Sunagawa S., Ogata H
  • 学会等名: ISME Virtual Microbial Ecology Summit
  • 招待講演
• [学会発表] Medusavirus transcriptome & the genome characterization of a new medusavirus strain. (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang R., Yoshida K., Garcia K., Endo H., Takemura M., Ogata H
  • 学会等名: JSME Environmental Virus Meeting 2020
• [学会発表] Discovery of virmyosin of NCLDV and Analysis of its phylogeny (2020)
  • 著者名/発表者名: 木島壮一朗, 宮崎うらら, Delmont T., 遠藤寿, 緒方博之
  • 学会等名: JSME Environmental Virus Meeting 2020
• [学会発表] Medusavirus Transcriptome Analysis Reveals Temporal Gene Expression Patterns and Alteration of Host Transcriptional Landscape. (2020)
  • 著者名/発表者名: Zhang R., Endo H., Takemura M., Ogata H
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan, MBSJ2020
• [学会発表] Shuffling Giants: Genome recombination between giant viruses isolated in Japan. (2020)
  • 著者名/発表者名: Garcia K., Yoshida K., Aoki K., Endo H., Takemura M., Ogata H
  • 学会等名: 43rd Annual Meeting of the Molecular Biology Society of Japan, MBSJ2020
• [学会発表] 菌類ウイルスの効率的な治癒株作成法の発見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 池田彩乃・千葉悠斗・浦山俊一・萩原大祐
  • 学会等名: ウイルス学若手研究集会 2020
  • 招待講演
• [学会発表] 環境ウイルス生態学―自然界の生物に潜むウイルスのはなし― (2020)
  • 著者名/発表者名: 浦山俊一
  • 学会等名: 日本食品免疫学会第1回オンラインシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 食品中の共生ウイルス (2020)
  • 著者名/発表者名: 浦山俊一
  • 学会等名: 日本食品免疫学会第1回オンラインシンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 二本鎖RNAシーケンシングによるRNAウイルス研究の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 浦山俊一・布浦拓郎
  • 学会等名: 第22回日本進化学会
  • 招待講演
• [学会発表] 二本鎖RNAシーケンシングによるRNAウイルス研究の新展開 (2020)
  • 著者名/発表者名: 布浦拓郎
  • 学会等名: 慶応義塾大学先端生命科学研究所講義「先端研究」
• [学会発表] 海底泥コアを用いた渦鞭毛藻ウイルスの環境遡及的アプローチについて (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋迪子
  • 学会等名: ウイルス学若手研究集会
• [学会発表] 水系における新たなウイルスモニタリング技術の提案 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長﨑慶三, 和田啓, 浦山俊一, 入江崇, 中川草, 中村昇太, 山口晴生, 大島俊一郎, 水本佑之, 辻丸光一郎
  • 学会等名: 第35回中四国ウイルス研究会
• [学会発表] 海底泥コア試料からの渦鞭毛藻ウイルスHcRNAVの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋迪子, 和田啓, 高野義人, 松野恭兵, 増田雄一, 新井和乃, 村山雅史, 外丸裕司, 田中幸記, 長﨑慶三
  • 学会等名: 第35回中四国ウイルス研究会
• [学会発表] 縮重PCRを用いた渦鞭毛藻感染性ウイルスHcRNAVに近縁なウイルスの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 長﨑慶三, 和田啓, 浦山俊一, 入江崇, 中川草, 中村昇太, 山口晴生, 大島俊一郎, 水本佑之, 辻丸光一郎
  • 学会等名: 2020年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
• [学会発表] 縮重PCRを用いた渦鞭毛藻感染性ウイルスHcRNAVに近縁なウイルスの探索 (2020)
  • 著者名/発表者名: 増田雄一, 高橋迪子, 高野義人, 新井和乃, 村山雅史, 田中幸記, 長﨑慶三, 松野恭兵, 和田啓
  • 学会等名: 2020年度日本プランクトン学会・日本ベントス学会合同大会
• [学会発表] 海底泥コアにおける渦鞭毛藻ウイルスHcRNAVの時系列分布 (2020)
  • 著者名/発表者名: 高橋迪子
  • 学会等名: JSME Envirus Meeting2020
• [図書] ネオウイルス学 (2021)
  • 著者名/発表者名: 河岡 義裕, 岩見 真吾, 大場 靖子, 川口 寧, 佐藤 佳, 澤 洋文, 鈴木 信弘, 高橋 英樹, 朝長 啓造, 中川 草, 長崎 慶三, 西浦 博, 野田 岳志, 古瀬 祐気, 堀江 真行, 牧野 晶子, 松浦 善治, 松野 啓太, 村田 和義, 望月 智弘, 渡辺 登喜子.
  • 総ページ数: 315
  • 出版者: 集英社新書
• [備考] 京都大学緒方研究室 研究成果
  • URL: https://cls.kuicr.kyoto-u.ac.jp/research/
• [備考] 海洋微生物の中に隠された新しいウイルスワールドを発見
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/j/about/press_release/20180907/
• [備考] 海洋の悪いウイルス良いウイルス
  • URL: https://nsmc.hosp.go.jp/Subject/26/juku/juku018files/cyoukou/slide04.pdf
• [備考] 珪藻ウイルスの生態学的研究
  • URL: http://feis.fra.affrc.go.jp/keisou_Virus/research.html
• [備考] 従来の定説を覆す増殖装置を持つRNAウイルスの発見
  • URL: https://www.tsukuba.ac.jp/journal/biology-environment/20201218140341.html
• [産業財産権] 検出方法、検出基板、及び検出キット (2021)
  • 発明者名: 長﨑慶三、竹岡敬和、和田啓、入江崇
  • 権利者名: 高知大学・名古屋大学・広島大学・宮崎大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2021-16505
• [産業財産権] 植物プランクトン個体群の増殖挙動予測方法及び当該方法を実施するキット (2021)
  • 発明者名: 羽野健司、外丸裕司、長﨑慶三、山口晴生
  • 権利者名: 水産研究・教育機構、高知大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2021-016798
• [産業財産権] ウイルスモニタリング方法、ウイルス濃縮装置、及び、ウイルス検出システム (2020)
  • 発明者名: 長﨑慶三
  • 権利者名: 長﨑慶三
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2020-104738