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2003 年度 研究成果報告書概要

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

研究課題

研究課題/領域番号 13309009
研究種目

基盤研究(A)

配分区分補助金
応募区分一般
研究分野 広領域
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)
研究期間 (年度) 2001 – 2003
キーワードアクアトロン / アオコ / 水域生態系 / 遺伝子水平伝播 / ファージ感染 / 溶存態DNA / 細胞内転移 / トランスポゾン
研究概要

安定したアクアトロンの運転条件を決定し、藍藻Microcystis aeruginosaのアオコを人為的に形成させた。このアオコ生物群集に、E.coli(pT7GFP)を投入したところ、3〜5日で在来の細菌の0.1〜0.8%にEGFP遺伝子が伝播したことが、蛍光抗体法とpT7GFPを標的にしたFISHによって確認できた。さらにM.aeruginosa存在下でE.coli S17-1(pBHR1)から、Pseudomonas stutzeriへの、pBHR1の接合性遺伝子伝播頻度を解析したところ、M.aeruginosaの代謝産物が遺伝子伝播促進効果を持つことが明らかになった。
GFPタンパクをコードするプラスミドを有する大腸菌を用い、自己溶菌、ファージ感染、原生動物に捕食排泄させ、染色体およびプラスミド由来の溶存態DNAの量と形態を調べた結果、自己溶菌およびファージ感染によって生産される溶存態DNAが自然環境中における遺伝子プールとして細菌間の遺伝子水平伝播へ大きく寄与していると考えられた。
世界17地点から採取した環境資料の芽胞形成水銀耐性菌が同一の水銀耐性遺伝子オペロンを有し、それらが類似するトランスポゾン上にコードされていることから、トランスポゾンによる地球規模での遺伝子伝播の可能性を示した。自然界から分離したトランスポゾンを組み込んだ非伝達プラスミドpGEMと伝達性プラスミドpR388をE.coli DH5αに組み込み、さらにトランスポゾンをE.coli S17-1に接合伝播させることによって、自然試料由来のトランスポゾンがプラスミドを介して細胞内転移を起こすことを実証した。

  • 研究成果

    (52件)

すべて その他

すべて 文献書誌 (52件)

  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Honjo, M., Kawabata, Z.: "Use of the SYBER Green I fluorescence dye and centrifugal filter device for rapid determination of dissolved DNA concentration in fresh water"Aquatic Microbial Ecology. (印刷中). (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Narita, M., Matsui, K., Kawabata, Z., Endo, G.: "Dissemination of TnMERl1-like mercury resistance transposons among Bacillus isolated from worldwide environmental samples"FEMS Microbiology Ecology. 48. 47-55 (2004)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, N., Ishii, N., Kawabata, Z.: "Release of extracellular transformable plasmid DNA from Escherichia coli by co-cultivated with algae"Applied and Environmental Microbiology. 69・4. 2399-2404 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 川端善一郎: "水域生態系における遺伝子始原としての溶存態DNAの動態"生物工学会誌. 81・10. 425-427 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Araya, R., Tani, K., Takagi, T., Yamaguchi, N., Nasu, M.: "Bacterial activity and community composition in stream water and biofilm from an urban river determined by fluorescent in situ hybridization and DGGE analysis"FEMS Microbiology Ecology. 43. 111-119 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Araya, R., Yamaguchi, N., Tani, K., Nasu, M.: "Change in the bacterial community of natural river biofilm duringbiodegradation of aniline- derived compounds determined by denaturing gradient gel electrophoresis"J. Health Science. 49. 379-385 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Maruyama, F., Kenzaka, T., Yamaguchi, N., Tani, K., Nasu, M.: "Detection of bacteria carrying the stx2 gene by in situ loop- mediated isothermal amplification"Applied and Environmental Microbiology. 69. 5023-5028 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Ogawa, M., Tani, K., Yamaguchi, N., Nasu, M.: "Development of multicolour digital image analysis system to enumerate actively respiring bacteria in natural river water"Journal of Applied Bacteriology. 95. 120-128 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 谷 佳津治, 那須正夫: "培養操作に依存しない遺伝子伝播研究"生物工学会誌. 81・10. 438-440 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Kawabata, Z.: "Microbial interactions affecting the natural transformation of Bacillus subtilis in A model aguatic ecosystem"FEMS Microbiology Ecology. 45. 211-218 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Narita, M., Chiba, K., Nishizawa, H., Ishii, H., Huang, C-C., Kawabata, Z., Silver, S.: "Diversity of Mercury resistance determinants among Bacillus strains isolated from sediment of Minamata Bay"FEMS Microbiology Letters. 223. 73-82 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 遠藤 銀朗: "トランスポゾン介する地球規模での遺伝子の拡散とその環境バイオテクノロジーへの応用"生物工学会誌. 81・10. 428-430 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Endo, G., Narita, M., Huang, C.C., Silver, S.: "Microbial heavy metal resistanse transposons and plasmids : Potential use for environmental biotechnology."Journal of Environmental Biotechnology. 2・2. 71-82 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Nishibe, Y., Kawabata, Z., Nakano, S.: "Grazing on Microcystis aeruginosa by the heterotrophic flagellate Collodictyon triciliatum in a hypertrophic pond."Aquatic Microbial Ecology. 29. 173-179 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Floder, S., Urabe, J., Kawabata, Z.: "The influence of fluctuating light intensities on species composition and diversity of natural phytoplankton communities."Oecologia. 133. 395-401 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Manage, P.M., Kawabata, Z., Nakano, S., Nishibe, Y.: "Effect of heterotrophic nanoflagellates on the loss of virus- like particles in pond"Ecological Research. 17. 473-479 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Huang, C.C., Narita, M., Yamagata, T., Endo, G., Silver, S.: "Characterization of two regulatory gene of the mercury resistance determinants from TnMFRI1 by luciferase-based examination"Gene. 301. 13-20 (2002)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Honjo, M., Kawabata, Z.: "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)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Jun, M.-S., Ueki, M., Kawabata, Z.: "Functional succession of bacterioplankton based on the carbon source utilization ability by BIOLOG plate"Ecological Research. 16. 905-961 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Kawabata, Z.: "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)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 山肩健史, 石井秀学, 成田勝, 熊谷康, 黄介辰, 遠藤銀朗: "新たに発見された有機水銀分解遺伝子merB3とその発現調節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・2. 219-224 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Marita, M., Huang, C.-C., Endo, G.: "Substrate specificity of the three organo- mercury lyase genes of a mercury resistence module of Bacillus megaterium MB1"Proceedings of Fifth international Symposium on Environmental Biotechnology. 368-371 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Yamagata, T., Ishii, M., Narita, M., Huang, C.-C., Endo, G.: "Bio-affecting mercury detection using mercury resistance gene module fused with bioluminescence reporter gene"Proceedings of Asian Waterqual 2001-First IWA Asia-Pacific Resional Conference. 1. 329-334 (2001)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 川端善一郎, 他(298名)日本生態学会編: "生態学事典(食物網(265-268)、ミクロコスム(521-523)、エコトロン(34-35))"共立出版、東京. 682 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Endo, G.: "Horizontal transfer of mercury resistance genes for biogeochemical detoxification of mercury in the ecosystem and potential use in bioremediation"OECD-ISEB16. (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] 川端善一郎, 松井一彰(大串隆之編): "生物多様性科学のすすめ:水中を移動する遺伝子-遺伝子情報の多様化に果たす細菌間の遺伝子伝播"丸善、東京. 136-157 (2003)

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      「研究成果報告書概要(和文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Honjo, M., Kawabata, Z.: "Use of the SYBER GreenI fluorescence dye and a centrifugal filter device for rapid determination of dissolved DNA concentration in fresh water"Aquatic Microbial Ecology. (in press). (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Narita, M., Matsui, K., Huang, C.-C., Kawabata, Z., Endo, G.: "Dissemination of TnMERII-like mercury resistance transposons among Bacillus isolated from world wide environmental samples"FEMS Microbiology Ecology. 48. 47-55 (2004)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Kawabata, Z.: "Release of extracellular transformable plasmid DNA from Escherichia coli by co-cultivated with algae"Applied and Environmental Microbiology. 69-4. 2399-2404 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawabata, Z.: "Dissolved DNA as genetic materials in aquatic ecosystems (in Japanese)"Seibutsu Kogaku. 81-10. 425-427 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Araya, R., Tani, K., Takagi, T., Yamaguchi, N., Nasu, M.: "Bacterial activity and community composition in stream water and biofilm from an urban river determined by fluorescent in situ hybridization and DGGE analysis"FEMS Microbiology Ecology. 43. 111-119 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Araya, R., Yamaguchi, N., Tani, K., Nasu, M.: "Change in the bacterial community of natural river biofilm during biodegradation of aniline-derived compounds determined by denaturing gradient gel electrophoresis"Journal of Health Science. 49. 379-385 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawabata, Z.: "Food Web, Microcosm, and Ecotron (in Japanese)"Iwasa, Y., Matsumoto, T., Kikuzawa, K. and Ecological Society of Japan, Encyclopedia of Ecology (682 pp), Food Web (p.265-268), Microcosm (p.521-523), Ecotron (p.3435) (Kyoritsu) (Tokyo). (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Maruyama, F., Kenzaka, T., Yamaguchi, N., Tani, K., Nasu, M.: "Detection of bacteria carrying the stx2 gene by in situ loop-mediated isothermal amplification"Applied and Environmental Microbiology. 69. 5023-5028 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Ogawa, M., Tani, K., Yamaguchi, N., Nasu, M.: "Development of multicolour digital image analysis system to enumerate actively respiring bacteria in natural river water"Journal of Applied Microbiology. 95. 120-128 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Tani, K., Nasu, M.: "Studies on gene transfer by means of no-cultivation of organisms (in Japanese)"Seibutsu Kogaku. 81-10. 438-440 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Kawabata, Z.: "Microbial interactions affecting the natural transformation of Bacillus subtilis in a model aquqtic ecosystem"FEMS Microbiology Ecology. 45. 211-218 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Narita, M., Chiba, K., Nishizawa, H., Ishii, H., Huang, C.-C., Kawabata, Z., Silver, S., Endo, G.: "Diversity of mercury resistance determinants among Bacillus strains isolated from sediment of Minamata Bay"FEMS Microbiology Letters. 223-1. 73-82 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Endo, G.: "Global dissemination of genes by transposons and its application to biotechnology (in Japanese)"Seibutsu Kogaku. 81-10. 428-430 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Endo, G.: "Horizontal transfer of mercury resistance genes for biogeochemical detoxification of mercury in the ecosystem and potential use in bioremediation"Hattori, T., Biogeochemical Aspect of Earth System and Bioremediation of Polluted Environments, OECD-ISEB16, 2003, ISBN4-9901886-0-8. (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Endo, G., Narita, M., Huang, C.-C., Silver, S.: "Microbial heavy metal resistance transposons and plasmids: Potential use for environmental biotechnology"Journal of Environmental Biotechnology. 2-2. 71-82 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Nishibe, Y., Kawabata, Z., Nakano, S.: "Grazing on Microcystis aeruginosa by the heterotrophic flagellate Collodictyon triciliatum in a hypertrophic pond"Aquatic Microbial Ecology. 29. 173-179 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Floder, S., Urabe, J., Kawabata, Z.: "The influence of fluctuating light intensities on species composition and diversity of natural phytoplankton communities"Oecologia. 133. 395-401 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Manage, P M., Kawabata, Z., Nakano, S, Nishibe, Y.: "Effect of heterotrophic nanoflagellates on the loss of virus-like particles in pond water"Ecological Research. 17. 473-479 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Huang, C.-C., Narita, M., Yamagata, T., Endo, G., Silver, S.: "Characterization of two regulatory gene of the mercury resistance determinants from TnMERII by luciferase-based examination"Gene. 301. 13-20 (2002)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Honjo, M., Kawabata, Z.: "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)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Kawabata, Z., Matsui, K.: "Moving genes in aquatic ecosystems-Gene transfer among bacteria contributing to their gene diversity (in Japanese)"Ogushi, T., Introduction to Biodiversity (186 pp.)(Maruzen). 136-157 (2003)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Jun, M.-S., Ueki, M., Kawabata, Z.: "Functional succession of bacterioplankton on the basis of carbon source utilization ability by BIOLOG plate"Ecological Research. 16. 905-912 (2001)

    • 説明
      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Matsui, K., Ishii, N., Kawabata, Z.: "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)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Yamagata, T.Ishii, H., Narita, M.Kumagai, Y.Huang, C.-C., Endo, G.: "Study on the organomercury detection method using a new organomercury lyase gene, mer83, and a regulation system of the gene expression (in Japanese)"Journal of Japan Scociety on Water Environment. 24-4. 219-224 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Narita M.Huang C.-C., Endo G.: "Substrate specificity of he 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)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より
  • [文献書誌] Yamagata, T., Ishii, M., Narita, M., Huang, C.-C., Endo, G.: "Bio-affecting mercury detection using mercury resistance gene module fused with bioluminescence reporter genes"Proceedings of Asian Waterqual 2001-First IWA Asia-Pacific Regional Conference. 1. 329-334 (2001)

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      「研究成果報告書概要(欧文)」より

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公開日: 2005-04-19  

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