時系列メタゲノミクスでみる西部北太平洋亜寒帯・亜熱帯海域の微生物群集動態

2015 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 24241002
• 研究機関: 東京大学
• 研究代表者: 浜崎 恒二 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (80277871)
• 研究分担者: 高見 英人 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 環境影響評価研究グループ, 上席研究員 (70359165)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• キーワード: 西部北太平洋 / 微生物 / メタゲノム

研究実績の概要

本研究では，西部北太平洋の物質循環と生態系構造の理解を目的として，亜寒帯及び亜熱帯海域に設置された時系列観測点において，微生物群集代謝機能の網羅的解析を行った． 2010～2011年4回の「みらい」航海にて表層海水を採取，DNAを抽出し454パイロシーケンス法によって塩基配列を決定した．全８試料（4航海x2観測点）で約480万リードの配列情報を得て遺伝子予測とKEGG オーソログ解析を行った．昨年度までに，これらのデータを解析するための自動解析システムMetabolic And Physiological potentiaL Evaluator (MAPLE)の開発と高度化を行い，各種遺伝子セットの充足率算出，同定の信頼性の指標化，遺伝子出現頻度の標準化手法を確立した．今年度は，これらの解析システムの改良と最新のデータベースを用いた全サンプルの再解析を行った．さらに，太平洋の熱帯・亜熱帯海域の表層海水18試料のメタゲノムデータを加えて特徴的な代謝プロセスの抽出法として類似度百分率（SIMPER）分析や環境パラメータとの統合解析にための多変量解析手法の検討を行った．解析の結果，硝酸・亜硝酸輸送系は亜熱帯海域にのみ，グルタミン酸・アスパラギン酸輸送系は亜寒帯海域にのみ見られる機能であることや，超貧栄養海域でも窒素利用能（輸送系や代謝酵素）に特徴が見られることなどがわかった．こうした違いは海域によって異なる窒素供給の質と量を反映したものであり，細菌群集の環境適応の鍵となる機能の一つと考えられる．

現在までの達成度 (段落)

27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

27年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [雑誌論文] Active populations of rare microbes in oceanic environments as revealed by bromodeoxyuridine incorporation and 454 tag sequencing (2016)
  • 著者名/発表者名: Koji Hamasaki, Akito Taniguchi, Yuya Tada, Ryo Kaneko, and Takeshi Miki
  • 雑誌名: Gene 巻: 576 ページ: 650-656
  • DOI: 10.1016/j.gene.2015.10.016
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Depth-dependent and seasonal variability in archaeal community structure in the subarctic and subtropical western North Pacific (2016)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kaneko, Toshi Nagata, Shotaro Suzuki, Koji Hamasaki
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: in press ページ: in press
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Nitrification and its influence on biogeochemical cycles from the equatorial Pacific to the Arctic Ocean (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuhei Shiozaki, Minoru Ijichi, Kazuo Isobe, Fuminori Hashihama, Ken-ichi Nakamura, Makoto Ehama, Ken-ichi Hayashizaki, Kazutaka Takahashi, Koji Hamasaki, and Ken Furuya
  • 雑誌名: The ISME Journal 巻: in press ページ: in press
  • DOI: 10.1038/ismej.2016.18
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 細菌プランクトンの動態と光栄養 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜崎恒二
  • 雑誌名: 月刊海洋特集：光とプランクトン研究―現状と展望― 巻: 543 ページ: 6-14
• [雑誌論文] Fabibacter misakiensis sp. nov., a novel marine bacterium isolated from the coastal surface water in Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu-Kuan Wong; Sanghwa Park; Jung-Sook Lee; Keun Chul Lee; Hiroshi Xavier Chiura; Kazuhiro Kogure; Koji Hamasaki
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 65 ページ: 3276-3280
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.000405
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Spatial distribution and cell size of aerobic anoxygenic phototrophic bacteria in the Uwa Sea, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Yuki Sato-Takabe, Shotaro Suzuki, Ryuki Shishikura, Koji Hamasaki, Yuya Tada, Takafumi Kataoka, Taichi Yokokawa, Naoki Yoshie, Satoru Suzuki
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 71 ページ: 151-159
  • DOI: 10.1007/s10872-014-0267-z
  • 査読あり
• [雑誌論文] Typhoon-induced response of phytoplankton and bacteria in temperate coastal waters (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Tsuchiya, Victor S Kuwahara, Koji Hamasaki, Yuya Tada, Tadafumi Ichikawa, Tomoko Yoshiki, Ryota Nakajima, Akio Imai, Shinji Shimode and Tatsuki Toda
  • 雑誌名: Estuarine, Coastal and Shelf Science 巻: 167 ページ: 458-465
  • DOI: 10.1016/j.ecss.2015.10.026
  • 査読あり
• [雑誌論文] New radioisotope-free method for measuring bacterial production using [15N5]-2'-deoxyadenosine and liquid chromatography mass spectrometry (LC-MS) in aquatic environments (2015)
  • 著者名/発表者名: Kenji Tsuchiya, Tomoharu Sano, Nobuyuki Kawasaki, Hideki Fukuda, Noriko Tomioka, Koji Hamasaki, Yuya Tada, Shinji Shimode, Tatsuki Toda and Akio Imai
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 71 ページ: 675–683
  • DOI: 10.1007/s10872-015-0310-8
  • 査読あり
• [学会発表] 太平洋における細菌プランクトンの多様性と機能 (2016)
  • 著者名/発表者名: 浜崎恒二
  • 学会等名: 第５回JAMBIOフォーラム
  • 発表場所: 筑波大学東京キャンパス文京校舎，東京
  • 年月日: 2016-02-10
  • 招待講演
• [学会発表] Diversity, community structure and functional potential of planktonic bacteria in the Pacific Ocean: insights from the NEOPS transoceanic cruises (2015)
  • 著者名/発表者名: Koji Hamasaki, Shotaro Suzuki, Yoshitoshi Ogura, Tetsuya Hayashi, Hiroshi Mori, Ken Kurokawa, Wataru Arai, Hideto Takami
  • 学会等名: International symposium: “Developing new ocean provinces on their biogeochemistry and ecosystems”
  • 発表場所: 東京大学本郷キャンパス，東京
  • 年月日: 2015-12-03
  • 招待講演
• [学会発表] Current systems shape bacterial community structure in the Sanriku coastal area, northwestern Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Ryo Kaneko, Yoko Kobayashi, Koji Hamasaki, Takuhei Shiozaki, and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 7th Japan-Taiwan-Korea International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ，茨城
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-20
  • 国際学会
• [学会発表] Isolation and characterization of rhodopsin containing Mesoflavibacter misakiensis SK-14 sp, nov. from sea surface microlayer at the coast of Misaki, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: Sanghwa Park, Shu-Kuan Wong, Jung-Sook Lee, Keun Chul Lee, Suk Won Kim, Koji Hamasaki and Kazuhiro Kogure
  • 学会等名: 7th Japan-Taiwan-Korea International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: 土浦亀城プラザ，茨城
  • 年月日: 2015-10-17 – 2015-10-20
  • 国際学会
• [学会発表] 環境DNAから探る新たな海洋像 (2015)
  • 著者名/発表者名: 浜崎恒二
  • 学会等名: マリノフォーラム21サロン
  • 発表場所: マリノフォーラム21，東京
  • 年月日: 2015-09-15
  • 招待講演
• [学会発表] Characterizing the biological and microbial community dynamics in the coastal sea surface microlayer (2015)
  • 著者名/発表者名: Shu-Kuan Wong, Shotaro Suzuki, Yingshun Cui, Ryo Kaneko, Kazuhiro Kogure, Koji Hamasaki
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ，千葉
  • 年月日: 2015-05-24 – 2015-05-28
• [学会発表] Comparative study for ecosystem and biogeochemistry at comparative time-series stations in the northwestern Pacific subarctic gyre and subtropical region: K2S1 project (2015)
  • 著者名/発表者名: Makio Honda and the K2S1 project Team
  • 学会等名: EGU General Assembly 2015
  • 発表場所: Viena, Austria
  • 年月日: 2015-04-12 – 2015-04-17
  • 国際学会
• [図書] 水圏微生物学の基礎 (2015)
  • 著者名/発表者名: 濵﨑 恒二 , 木暮 一啓 , 澤 辺智雄 , 澤辺 桃子, 鈴木 聡, 砂村 倫成, 永田 俊, 春田 伸, 福田 秀樹, 美野 さやか, 和田 実
  • 総ページ数: 261
  • 出版者: 恒星社厚生閣