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2019 年度 実績報告書

アイスコアに封じ込められた微生物ゲノムの変動解読

研究課題

研究課題/領域番号 17H01854
研究機関山梨大学

研究代表者

瀬川 高弘  山梨大学, 大学院総合研究部, 特任助教 (90425835)

研究分担者 竹内 望  千葉大学, 大学院理学研究院, 教授 (30353452)
森 宙史  国立遺伝学研究所, 情報研究系, 助教 (40610837)
米澤 隆弘  東京農業大学, 農学部, 准教授 (90508566)
研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
キーワードメタゲノム / 環境変動 / アイスコア / 微生物
研究実績の概要

アイスコアに保存されている現在から12500年前までの15試料のアイスコアからシークエンスした古代メタゲノム配列データの時系列ゲノム解析をおこない,当時の微生物群集の集団構造や機能の再構成をおこなった.メタゲノムサンプルごとの系統組成と遺伝子機能組成,さらには系統ごとに所持する遺伝子機能を推定し,各サンプルの微生物群集の系統組成と遺伝子機能組成の推定,遺伝的多様性と遺伝的分化度の経時的な変化の解析を実地した.また,時系列ごとにアイスコア試料中の各種微生物や病原菌,抗生物質耐性遺伝子など定量解析のために,ハイスループット定量的PCRを実地し,高時間分解能での解析をおこない,気候イベントとの関連性を解析した.
さらに,アイスコアに封じ込められたシアノバクテリア叢の遺伝的多様性と遺伝的分化度の経時的な変化を推定することで,集団サイズの増減や集団の交代といった生物学的イベントと環境変動との関連性を調べた.シアノバクテリアをはじめとする原核生物の突然変異率はほとんど研究が進んでいないが,本研究ではアイスコア由来の年代の古いサンプルを用いることで突然変異率の推定に成功した.古代試料由来の配列と現在の配列との間に信頼できる突然変異率を推定するだけの充分な塩基置換数があるのか,そして古代試料由来の配列は現生試料からのコンタミネーションである可能性を評価する目的で新しい統計的検定法を分子進化モデルの枠組みで考案した.その結果,本研究で推定された突然変異率はコンタミネーションによるものではなく,統計的に十分な量の塩基置換数に基づいて推定された値であることが明らかとなった.さらに年代の古い試料からの分子進化解析を推進させ,現生DNAのコンタミネーションを評価するために,この分子進化モデル選択に基づく統計的検定法を実際の問題への適用を実施した.

現在までの達成度 (段落)

令和元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

令和元年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (15件)

すべて 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (5件) (うち国際共著 3件、 査読あり 5件、 オープンアクセス 4件) 学会発表 (9件) (うち国際学会 2件、 招待講演 2件)

  • [国際共同研究] Natural History Museum of Denmark(デンマーク)

    • 国名
      デンマーク
    • 外国機関名
      Natural History Museum of Denmark
  • [雑誌論文] Evaluation of reported sediment samples from 20 Ma using a molecular phylogenetic approach: comment on Liu et al. (2017).2020

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Segawa,Takahiro Yonezawa
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 22 ページ: 813-818

    • DOI

      10.1111/1462-2920.14923

    • 査読あり
  • [雑誌論文] Variations in Albedo and its Relationship with Surface Dust at Urumqi Glacier No. 1 in Tien Shan, China2020

    • 著者名/発表者名
      Yue, X., Li, Z., Zhao, J., Fan, J., Takeuchi, N. and Wang, L.
    • 雑誌名

      Frontiers in Earth Science

      巻: 8 ページ: 110

    • DOI

      10.3389/feart.2020.00110

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Subglacial water pressure and ice speed variations at Johnsons Glacier, Livingston Island, Antarctic Peninsula.2019

    • 著者名/発表者名
      Shin Sugiyama, Francisco J. Navarro, Takanobu Sawagaki, Masahiro Minowa, Takahiro Segawa, Yukihiko Onuma, Jaime Otero and Evgeny V. Vasilenko
    • 雑誌名

      Journal of Glaciology

      巻: 65 ページ: 689-699

    • DOI

      https://doi.org/10.1017/jog.2019.45

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Annual layer counting using pollen grains of the Grigoriev ice core from the Tien Shan Mountains, central Asia2019

    • 著者名/発表者名
      Takeuchi, N., Sera, S., Fujita, K.,Aizen, VB., Kubota, J.
    • 雑誌名

      Arctic, Antarctic, and Alpine Research

      巻: 51 ページ: 299-312

    • DOI

      10.1080/15230430.2019.1638202

    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Bacterial community changes with granule size in cryoconite and their susceptibility to exogenous nutrients on NW Greenland glaciers2019

    • 著者名/発表者名
      Uetake, J., Nagatsuka, N., Onuma, Y., Takeuchi, N., Motoyama, H., Aoki, T.
    • 雑誌名

      FEMS microbiology ecology

      巻: 95 ページ: fiz075

    • DOI

      10.1093/femsec/fiz075

    • 査読あり / オープンアクセス
  • [学会発表] Global distribution and dispersal pattern of snow algae2019

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Segawa, Ryo Matsuzaki, Ayumi Akiyoshi, Takahiro Yonezawa, Francisco Navarro, Hiroshi Mori, Nozomu Takeuchi.
    • 学会等名
      The Tenth Symposium on Polar Science
    • 国際学会
  • [学会発表] 世界の氷河に分布する雪氷藻類とシアノバクテリアの比較と地理的分布2019

    • 著者名/発表者名
      瀬川高弘, 米澤隆弘, 松崎令, 秋好歩美, 森宙史, 竹内望
    • 学会等名
      日本微生物生態学会
  • [学会発表] 古代DNA情報を用いた雪氷圏微生物叢の全球的集団構造とその変遷の解明2019

    • 著者名/発表者名
      米澤隆弘, 瀬川高弘
    • 学会等名
      日本微生物生態学会
    • 招待講演
  • [学会発表] アルタイ山脈ベルーハ氷河コアから復元する過去100年の硝酸同位体組成変動2019

    • 著者名/発表者名
      服部祥平,Lin Mang,竹内望,藤田耕史,Nicolas Caillon,Pete Akers,Vladimir Aizen,Stanislav Nikitin,Joel Savarino
    • 学会等名
      雪氷研究大会
  • [学会発表] 中央アジア・パミールアライ山域で掘削したアイスコアの花粉分析2019

    • 著者名/発表者名
      鋸屋遥香,竹内望,藤田耕史,川村賢二,對馬あかね,宮内謙史郎,堀燿一朗,Vladimir Aizen,Azamat Osmonov
    • 学会等名
      雪氷研究大会
  • [学会発表] 氷河上の雪氷微生物がアジア山岳域の高山生態系に与える影響:氷河から流出するクリオコナイトによる氷河後退域の土壌形成2019

    • 著者名/発表者名
      竹内 望,塩向 雅斗
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 招待講演
  • [学会発表] Spatial and temporal variations in stable isotopes and soluble ions on high mountain snow surface of Mt. Tateyama, Toyama Prefecture, Japan2019

    • 著者名/発表者名
      竹内 望,杉山 涼
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
    • 国際学会
  • [学会発表] 中央アジアパミール山域で掘削された浅層アイスコアのダストの鉱物構成の分析2019

    • 著者名/発表者名
      竹内 俊介,竹内 望,藤田 耕史,川村 賢二,對馬 あかね,Vladimir Aizen
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会
  • [学会発表] アジア・パミールアライ山域で掘削されたアイスコアの花粉分析2019

    • 著者名/発表者名
      鋸屋 遥香,竹内 望,藤田 耕史,川村 賢二,對馬 あかね,Vladimir Aizen,Azamat Osmonov
    • 学会等名
      日本地球惑星科学連合大会

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公開日: 2021-01-27  

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