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2013 年度 実績報告書

先端ゲノム・トランスクリプトーム解析技術を用いた環境微生物の共生原理の解明

計画研究

研究領域マトリョーシカ型進化原理
研究課題/領域番号 23117003
研究機関独立行政法人理化学研究所

研究代表者

守屋 繁春  独立行政法人理化学研究所, 長田抗生物質研究室, 専任研究員 (00321828)

研究分担者 大熊 盛也  独立行政法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 室長 (10270597)
研究期間 (年度) 2011-07-25 – 2016-03-31
キーワード共生 / シングルセル解析 / 全ゲノム増幅
研究概要

シロアリ腸内の原生生物の細胞に共生する細菌を含む腸内の細菌群をセルソーター装置を用いて1細胞ずつ分離・分取し、ゲノム解析に供することを目的とした。培養可能な細菌、および、土壌由来のモデル微生物群集等を用いて、1細胞の分離・分取条件を設定することができた。しかし、シロアリ腸内の細菌群では、分取した数多くの1細胞から全ゲノム増幅を行ったが、十分なゲノム増幅が得られるものは2割にみたなかった。セルソーターでの分離・分取のために細菌を染色しているが、腸内には木質由来の顆粒などが自家蛍光を有しており、これらの夾雑物が細胞の代わりに分取されていると考えられた。さらに、分子系統マーカー遺伝子を解析した結果、腸内共生細菌の一部分の細菌種のみしか分取できていないことが判明した。木質由来の夾雑物の混入を減らし、より多様な腸内細菌を分取するために、染色や分取範囲などの条件を検討したが、実験に供する前にシロアリをセルロースで飼育することにより自家蛍光夾雑物を減らすことで、全ゲノム増幅の効率が向上し、また、より広範囲の分取を行うことで腸内の細菌群集を反映した分取が可能となった。分離・分取した1細胞からの全ゲノム増幅の純度は、PCR増幅した16S rRNA遺伝子を直接シーケンスし、混入のない配列であることを確認して検定した。純度が確認されたもので、腸内の原生生物の細胞表層に付着する共生細菌由来の増幅全ゲノムをゲノム解析に供した。

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

シングルセルの分離条件と全ゲノム増幅効率の問題をほぼ解決し、ゲノム解析に供することができるようになり、多くの共生細菌についてシングルセルからのゲノム情報を取得することが期待できる。

今後の研究の推進方策

複数の共生細菌について、シングルセルから増幅した全ゲノムのゲノム解析を実施する。ゲノムの完全解読は期待できないので、すべての細菌が有していると考えられる遺伝子セットの何割が解読ゲノムに認められるかといった指標を用いて評価する。16S rRNA 遺伝子配列で純度を検定しているが、非特異的増幅や混入がすべて否定できている訳ではないので、解読ゲノムに本来の共生細菌由来でない配列が混入している可能性をどのように検討するかが課題である。対象とする共生細菌に近縁の細菌種でゲノム解読がなされていれば、そのゲノムとの相同性をひとつの指標として対応するが、GC含量や数塩基の並びの頻度等を指標として混入配列を検出して排除する。

  • 研究成果

    (20件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 5件) 学会発表 (14件)

  • [雑誌論文] Single-cell analyses revealed transfer ranges of IncP-1, IncP-7, and IncP-9 plasmids in a soil bacterial community2014

    • 著者名/発表者名
      Shintani M, Matsui K, Inoue J, Hosoyama A, Ohji S, Yamazoe A, Nojiri H, Kinbara K, Ohkuma M
    • 雑誌名

      Appl. Environ. Microbiol.

      巻: 80 ページ: 138-145

    • DOI

      10.1128/AEM.02571-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Draft genome sequence of an alkaliphilic and xylanolytic Paenibacillus sp. strain JCM 10914, isolated from the gut of a soil-feeding termite2014

    • 著者名/発表者名
      Ohkuma M, Yuki M, Oshima K, Suda W, Oshida Y, Kitamura K, Iida T, Hattori M
    • 雑誌名

      Genome Announc.

      巻: 2 ページ: e01144-13

    • DOI

      10.1128/genomeA.01144-13

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Draft genome sequence of Bacteroides reticulotermitis strain JCM 10512T, isolated from the gut of a termite2014

    • 著者名/発表者名
      Ohkuma M, Yuki M, Oshima K, Suda W, Oshida Y, Kitamura K, Iida T, Hattori M
    • 雑誌名

      Genome Announc.

      巻: 2 ページ: e00072-14

    • DOI

      10.1128/genomeA.00072-14

    • 査読あり
  • [雑誌論文] メタトランスクリプトーム研究の現状2014

    • 著者名/発表者名
      野田悟子、大熊盛也
    • 雑誌名

      実験医学増刊(健康・病気を制御する常在細菌叢のバイオロジー 大野博司、服部正平(編

      巻: 32 ページ: 693-698

  • [雑誌論文] Bacteroides reticulotermitis sp. nov., isolated from the gut of the subterranean termite (Reticulitermes speratus)2013

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto M, Ohkuma M
    • 雑誌名

      Int. J. Syst. Evol. Microbiol.

      巻: 63 ページ: 691-695

    • DOI

      10.1099/ijs.0.040931-0

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Sporomusa intestinalis sp. nov., a homoacetogenic bacterium isolated from the gut of higher termite, Termes comis (Termitinae)2013

    • 著者名/発表者名
      Hattori S, Hongo Y, Itoh T, Deevong P, Trakulnaleamsai S, Noparatnaraporn N, Kudo T, Ohkuma M
    • 雑誌名

      J. Gen. Appl. Microbiol.

      巻: 59 ページ: 321-324

    • DOI

      10.2323/jgam.59.321

    • 査読あり
  • [学会発表] シロアリ腸内原生生物に細胞内共生するDesulfovibrio属細菌のゲノム解析2014

    • 著者名/発表者名
      桑原宏和、雪 真弘、伊藤武彦、大熊盛也、本郷裕一
    • 学会等名
      第8回日本ゲノム微生物学会年会
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      20140307-20140309
  • [学会発表] シロアリ腸内細菌の1細胞解析2013

    • 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
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] シロアリ腸内細菌群集の多様性と進化2013

    • 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
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] シロアリ腸内原生生物核内共生細菌の同定と宿主への遺伝子水平伝播2013

    • 著者名/発表者名
      藤田一磨、佐藤朋之、桑原宏和、野田悟子、大熊盛也、本郷裕一
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] Horizontal gene transfers from bacteria in the glycolitic pathway of termite-gut symbiotic protists2013

    • 著者名/発表者名
      Meloni D, Inoue J, Ohkuma M
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] Study on functional genes of termite-gut flagellate protists through single-cell analyses2013

    • 著者名/発表者名
      Martinez A, Yuki M, Inoue J, Ohkuma M
    • 学会等名
      第29回日本微生物生態学会大会
    • 発表場所
      鹿児島
    • 年月日
      20131123-20131124
  • [学会発表] Symbioses between termite-gut cellulolytic flagellates and their associated bacteria

    • 著者名/発表者名
      Ohkuma M
    • 学会等名
      3rd RIKEN-Liverpool Symposium
    • 発表場所
      Liverpool, UK
  • [学会発表] シロアリ腸内原生生物と細菌の細胞共生機構と進化

    • 著者名/発表者名
      大熊盛也
    • 学会等名
      国際シンポジウム&第2回マトリョーシカ型生物学研究会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] シロアリ腸内に共生するオキシモナス目原生生物のヒドロゲナーゼの分子生物学的解析

    • 著者名/発表者名
      井上潤一、大熊盛也
    • 学会等名
      国際シンポジウム&第2回マトリョーシカ型生物学研究会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] シロアリ腸内共生細菌の1細胞からのゲノム解析

    • 著者名/発表者名
      雪 真弘、桑原宏和、新谷政己、井上潤一、本郷裕一、大熊盛也
    • 学会等名
      国際シンポジウム&第2回マトリョーシカ型生物学研究会
    • 発表場所
      京都
  • [学会発表] Metabolic coordinations between termite-gut cellulolytic flagellates and their endosymbiontic bacteria

    • 著者名/発表者名
      Ohkuma M
    • 学会等名
      International Congress of Protistology ICOP XIV
    • 発表場所
      Vancouver, Canada
  • [学会発表] Single cell analysis of termite-gut bacteria

    • 著者名/発表者名
      Ohkuma M
    • 学会等名
      The 13th International Conference on Culture Collections (ICCC13)
    • 発表場所
      Beijing, China
  • [学会発表] シロアリ共生微生物群集の代謝機能と共生機構

    • 著者名/発表者名
      大熊盛也
    • 学会等名
      薮田セミナー「生物コミュニケーション研究の最前線」
    • 発表場所
      浜松
  • [学会発表] 1細胞ゲノム解析で明らかにするシロアリ腸内原生生物細胞表面共生菌Rs-N74の機能

    • 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
      日本農芸化学会2014年度大会
    • 発表場所
      東京

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公開日: 2015-05-28  

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