シロアリ腸内の原生生物と細胞共生細菌の代謝共生機構の解明

2010 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 19380055
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 応用微生物学
• 研究機関: 独立行政法人理化学研究所
• 研究代表者: 大熊 盛也 独立行政法人理化学研究所, 微生物材料開発室, 室長 (10270597)
• 研究期間 (年度): 2007 – 2010
• キーワード: 細胞内共生 / 難培養微生物 / 微生物ゲノム / 原生生物 / 共進化 / セルロース資源 / 窒素固定 / 水素生成

研究概要

シロアリ腸内の様々なセルロース分解性の原生生物とその細胞共生細菌を同定・検出し、共進化関係を推定した。細胞内共生細菌2種について、培養を介さずに微量細胞から全ゲノムを増幅後に完全ゲノムを解読し、窒素栄養の供給に働く共生機構を解明した。また、メタトランスクリプトーム解析により原生生物の主要代謝を推定し、還元力を水素で効率良く処理する機構を明らかにした。水素を介した細胞内共生細菌との代謝共生関係も推定した。

研究成果

• [雑誌論文] A great leap forward in microbial ecology. (2010)
  • 著者名/発表者名: Okabe S., M.Oshiki, Y.Kamagata, N.Yamaguchi, M.Toyofuku, Y.Yawata, Y.Tashiro, N.Nomura, H.Ohta, M.Ohkuma, A.Hiraishi, K.Minamisawa
  • 雑誌名: Microbes Environ. 25 ページ: 230-240
  • 査読あり
• [雑誌論文] Symbiosis-symbiosis in the omics era-. (2010)
  • 著者名/発表者名: Bonfante P., K.Visick, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Environ.Microbiol Rep. 2 ページ: 475-478
• [雑誌論文] Phylogenetic analysis of cellulolytic enzyme genes from representative lineages of termites and a related cockroach. (2010)
  • 著者名/発表者名: Todaka N., T.Inoue, K.Saita, M.Ohkuma, C.A.Nalepa, M.Lenz, T.Kudo, S.Moriya
  • 雑誌名: PLoS One 5 ページ: e8636
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complex coevolution of symbiotic Bacteroidales bacteria of various protists in the gut of termites. (2009)
  • 著者名/発表者名: Noda S., Y.Hongoh, T.Sato, M.Ohkuma
  • 雑誌名: BMC Evol.Biol. 9 ページ: 158
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular phylogeny of parabasalids with emphasis on the order Cristamonadida and its complex morphological evolution. (2009)
  • 著者名/発表者名: Noda S., C.Mantini, C.Bordereau, O.Kitade, M.F.Dolan, E.Viscogliosi, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Mol.Phylogenet.Evol. 52 ページ: 217-224
  • 査読あり
• [雑誌論文] Candidatus Desulfovibrio trichonymphae, a novel intracellular symbiont of the flagellate Trichonympha agilis in termite gut. (2009)
  • 著者名/発表者名: Sato T., Y.Hongoh, S.Noda, S.Hattori, S.Ui, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Environ.Microbiol. 11 ページ: 1007-1015
  • 査読あり
• [雑誌論文] Inheritance and diversification of symbiotic hypermastigid flagellates from a common ancestor of termites and the cockroach Cryptocercus. (2009)
  • 著者名/発表者名: M.Ohkuma, S.Noda, Y.Hongoh, C.A.Nalepa, T.Inoue.
  • 雑誌名: Proc.R.Soc.B. 276 ページ: 239-245
  • 査読あり
• [雑誌論文] シロアリ腸内微生物の多重共生 (2009)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也、本郷裕一
  • 雑誌名: 生物の科学遺伝 63 ページ: 110-113
• [雑誌論文] 動物と窒素固定細菌の共生は成立するか?-シロアリ腸内での共進化・共生機構からみえてきたもの (2009)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也、本郷裕一
  • 雑誌名: 化学と生物 47 ページ: 307-309
• [雑誌論文] Symbioses of flagellates and prokaryotes in the gut of lower termites. (2008)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 雑誌名: Trends Microbiol. 16 ページ: 345-352
  • 査読あり
• [雑誌論文] Genome of an endosymbiont coupling N_2 fixation to cellulolysis within protist cells in termite gut. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hongoh Y., V.K.Sharma, T.Prakash, S.Noda, H.Toh, T.D.Taylor, T.Kudo, Y.Sakaki, A.Toyoda, M.Hattori, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Science 322 ページ: 1108-1109
  • 査読あり
• [雑誌論文] Complete genome of the uncultured Termite Group 1 bacteria in a single host protist cell. (2008)
  • 著者名/発表者名: Hongoh Y., V.K.Sharma, T.Prakash, S.Noda, T.D.Taylor, T.Kudo, Y.Sakaki, A.Toyoda, M.Hattori, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Proc.Natl.Acad.Sci.USA 105 ページ: 5555-5560
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of endosymbiotic methanogen and ectosymbiotic spirochetes of gut protists of the termite Coptotermes formosanus. (2008)
  • 著者名/発表者名: Inoue J.-I., S.Noda, Y.Hongoh, S.Ui, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Microbes Environ. 23 ページ: 94-97
  • 査読あり
• [雑誌論文] 難培養性微生物のゲノム解析技術とシロアリ腸内微生物の共生機構 (2008)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也、本郷裕一
  • 雑誌名: バイオインダストリー 25 ページ: 81-88
• [雑誌論文] シロアリ腸内微生物-バイオマス資源を高効率に利用する多重共生- (2008)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也、本郷裕一、野田悟子
  • 雑誌名: 蛋白質核酸酵素 53 ページ: 1841-1849
• [雑誌論文] Hydrogen production by termite-gut protists: characterization of iron hydrogenases of parabasalian symbionts of the termite Coptotermes formosanus. (2007)
  • 著者名/発表者名: Inoue J.-I., K.Saita, T.Kudo, S.Ui, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Eukaryot.Cell 6 ページ: 1925-1932
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cospeciation in the triplex symbiosis of termite gut protists (Pseudotrichonympha spp.), their hosts, and their bacterial endosymbionts. (2007)
  • 著者名/発表者名: Noda S., O.Kitade, T.Inoue, M.Kawai, M.Ohkuma, K.Hiroshima, Y.Hongoh, R.Constantino, V.Uys, J.-H. Zhong, T.Kudo, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Mol.Ecol. 16 ページ: 1257-1266
  • 査読あり
• [雑誌論文] The candidate phylum "Termite Group 1" of bacteria : phylogenetic diversity, distribution, and endosymbiont members of various gut flagellated protists (2007)
  • 著者名/発表者名: M.Ohkuma, T.Sato, S.Noda, S.Ui, T.Kudo, Y.Hongoh
  • 雑誌名: FEMS Microbiol.Ecol. 60 ページ: 467-476
  • 査読あり
• [雑誌論文] The motility symbiont of the termite-gut flagellate Caduceia versatilis is a member of the "Synergistes" group. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hongoh Y., T.Sato, M.F.Dolan, S.Noda, S.Ui, T.Kudo, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Appl.Environ.Microbiol. 73 ページ: 6270-6276
  • 査読あり
• [雑誌論文] Candidatus Symbiothrix dinenymphae : bristle-like Bacteroidales ectosymbionts of termite gut protists. (2007)
  • 著者名/発表者名: Hongoh Y., T.Sato, S.Noda, S.Ui, T.Kudo, M.Ohkuma
  • 雑誌名: Environ.Microbiol. 9 ページ: 2631-2635
  • 査読あり
• [学会発表] Symbioses of cellulolytic protists and their intracellular bacteria in the gut of termites. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 第2回日韓シンポジウム"Microbial diversity and Asian ecosystems"(日本微生物生態学会、韓国微生物学会)
  • 発表場所: 筑波(招待講演)
  • 年月日: 20101100
• [学会発表] Complete genome sequence of bacterial endosymbionts of termite-gut protists and exploiting yet-uncultured microbial resources. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: The International Symposium for the Conservation and Sustainable Use of Asian Microbial Resources
  • 発表場所: 東京(招待講演)
  • 年月日: 20101000
• [学会発表] Complete genomes of uncultured bacterial endosymbionts of cellulolytic protists in the gut of termites. (2010)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: International Conference on Culture Collections 12 (ICCC12)
  • 発表場所: Florianopolis, Brazil(招待講演)
  • 年月日: 20100900
• [学会発表] Symbioses in the gut microbial community of termites for efficient cellulose digestion. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: The Society for Industrial Microbiology, SIM Annual Meeting and Exhibition 2009
  • 発表場所: Toronto, Canada(招待講演)
  • 年月日: 20090700
• [学会発表] Symbioses of flagellates and bacteria for efficient digestion in termite gut. (2009)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: Canadian Institute for Advanced Research, Integrated Microbial Biodiversity Program, 2009 Annual General Meeting
  • 発表場所: Asilomer USA(招待講演)
  • 年月日: 20090600
• [学会発表] Symbioses of flagellates and bacteria in termite guts and their roles for efficient digestion. (2008)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 学会等名: 12th International Symposium on Microbial Ecology ISME12
  • 発表場所: Cairns, Australia(招待講演)
  • 年月日: 20080800
• [学会発表] Toward understanding the function of highly structured symbiotic microbial community in the gut of termites. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M., Noda S., Y.Hongoh
  • 学会等名: International Symposium on Microbial Ecology ISME Asia 2007
  • 発表場所: 愛媛(招待講演)
  • 年月日: 20070900
• [図書] Biology of Termites : A Modern Synthesis.(D.E.Bignell, Y.Roisin, N.Lo, eds.)(Diversity, structure, and evolution of gut microbial community.) pp. (2011)
  • 著者名/発表者名: Ohkuma M., A. Brune
  • 総ページ数: 413-438
  • 出版者: Springer
• [図書] Biology of Termites : A Modern Synthesis.(Role of the termite gut microbiota in symbiotic digestion.)(D.E.Bignell, Y.Roisin, N.Lo, eds.) (2011)
  • 著者名/発表者名: Brune A., M.Ohkuma
  • 総ページ数: 439-475
  • 出版者: Springer
• [図書] Microbiology Monographs vol. 9: (Endo)symbiotic methanogenic archaea.(J.H.P.Hackstein, ed.)(Termite gut flagellates and their methanogenic and eubacterial symbionts.) (2010)
  • 著者名/発表者名: Hongoh Y., M.Ohkuma
  • 総ページ数: 55-79
  • 出版者: Springer
• [図書] メタゲノム解析技術の最前線(服部正平, 監修)(微生物群集のメタトランスクリプトーム解析) (2010)
  • 著者名/発表者名: 野田悟子、大熊盛也
  • 総ページ数: 127-136
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] 難培養微生物研究の最新技術II-ゲノム解析を中心とした最前線と将来展望-(大熊盛也、工藤俊章, 監修)(難培養微生物研究の将来像) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 総ページ数: 281-287
  • 出版者: シーエムシー出版
• [図書] IFO微生物学概論((財)発酵研究所, 監修)(動物との共生) (2010)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 総ページ数: 437-444
  • 出版者: 培風館
• [図書] 微生物資源国際戦略ガイドブック(辨野義己、渡邉信、三上嚢、鈴木健一郎、高島昌子, eds.)(生態系にみる微生物資源 昆虫体内-シロアリ、その他の昆虫-) (2009)
  • 著者名/発表者名: 大熊盛也
  • 総ページ数: 103-110
  • 出版者: (株)サイエンスフォーラム
• [備考] 2008年11月プレスリリース「シロアリの強力な木質分解能を支える驚異の腸内共生機構を解明」
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/081114/detail.html
• [備考] 2008年4月プレスリリース「シロアリ腸内微生物のゲノム解読に世界で初めて成功」
  • URL: http://www.riken.jp/r-world/info/release/press/2008/080401/detail.html