アクアトロンを用いた水域生態系における遺伝子の伝播と発現機構の解析

2001 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 13309009
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 川端 善一郎 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (80108456)
• 研究分担者: 遠藤 銀朗 東北学院大学, 工学部, 教授 (80194033) ; 那須 正夫 大阪大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (90218040)
• キーワード: アクアトロン / 水域生態系 / 遺伝子伝播 / 遺伝子発現機構 / 群集動態 / PCR-DGGE / トランスポゾン / シャトルベクター

研究概要

本年度は主にアクアトロンの運転条件の設定および生物群集の動態について検討した。また、アクアトロンに添加する溶存DNAとしてのマーカー遺伝子および受容菌の検討を行なった。得られた主な結果は以下の通りである。
1)水温の鉛直構造、光強度、栄養塩の組成と濃度、生物群集組成、希釈率等、環境と生物群集に関するパラメーターのアクアトロン間(70リットル、16基)のばらつきを検討し、安定したアクアトロンの運転条件を決定した。
2)異なる光強度下におけるプランクトン群集の動態を解析した結果、動物プランクトン群集が植物プランクトン群集の生物量と種の多様性を高くし、強光(665μE/sec/m^2)かつ栄養塩制限下(15.5μgP/l)では食物網における微生物連鎖が顕著になることが明らかになった。
3)バクテリア群集組成の動態を16SrDNAを標的としてPCR-DGGEで解析した結果、弱光(20μE/sec/m^2)で組成変化は顕著ではなく、中光(80μE/sec/m^2)で顕著であった。この時期が珪藻から緑藻・藍藻群集に置き換わる時期に相当した。
4)マーカー遺伝子としてシャトルベクターpKZ105、および受容菌としてE.ColiおよびBacillus subtilisを候補として挙げ、それらの培養条件を検討した。
5)Bacillus megaterium MB1の染色体上のトランスポゾンTnMerl1にコードされたイントロンgroup IIがプラスミドpHY300からpUC系プラスミドに転移することをRT-PCRを用いて試験管内で確認した。

研究成果

• [文献書誌] Matsui, K.et al.: "Estimation of the fate of dissolved DNA in thermally stratified lake water from the stability of exogenous plasmid DNA"Aquatic Microbial Ecology. 26・1. 95-102 (2001)
• [文献書誌] Matsui, K.et al.: "Functional succession of bacterioplankton based on the carbon source utilization ability by BIOLOG plate"Ecological Research. 16. S91-S98 (2001)
• [文献書誌] Matsui, K.et al.: "Survival of genetically modified Escherichia coli carrying extraneous antibiotic resistance gene through microbial interactions"Bulletin of Environmental Contamination and Toxicology. 66・2. 139-145 (2001)
• [文献書誌] 山肩健史ら: "新たに発見された有機水銀分解遺伝子merB3とその発現調整系を利用した有機水銀の検出方法に関する研究"水環境学会誌. 24・4. 219-224 (2001)
• [文献書誌] Narita, M.et al.: "Substrate specificity of the three organo-mercury lyase genes of a mercury resistance module of Bacillus megaterium MB1"Proceedings of Fifth International Symposium on Environmental Biotechnology. 368-371 (2001)
• [文献書誌] Yamagata, T.et al.: "Bio-affecting mercury detection using mercury resistance gene module fused with bioluminescence reporter genes"Proceedings of Asian Waterqual 2001-Fiest IWA Asia-Pacific Resional Conference. 1. 329-334 (2001)