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2014 年度 実績報告書

アイスコアから解き明かす過去2万年間の微生物変遷と気候変動

研究課題

研究課題/領域番号 26281017
研究機関大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイ

研究代表者

瀬川 高弘  大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイ, 新領域融合研究センター, 特任助教 (90425835)

研究分担者 石井 聡  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (10612674)
近藤 伸二  大学共同利用機関法人情報・システム研究機構(新領域融合研究センター及びライフサイ, 大学共同利用機関等の部局等, 特任准教授 (30415161)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードアイスコア / 微生物 / メタゲノム / 古環境
研究実績の概要

本年度は,主にアイスコア試料に含まれる微量遺伝子を解読する技術の開発,アイスコア試料からの古代メタゲノムライブラリー構築の検討および,メタゲノムデータからの情報解析のパイプラインの構築をおこなった.アイスコア試料に含まれる微生物密度は低く(おおむね100細胞/ml以下),かつ古代試料であるため,融解装置をもちいたアイスコア内部の無菌的採取や,コンタミネーションを極力排除した小数細胞からのDNA抽出法,全ゲノム増幅手法,および新しいメタゲノムライブラリー構築手法の確立をおこなった.特に,古代試料から抽出したDNA配列は断片化しているために,各種ネガティブコントロールおよびポジティブコントロールを用いた予備的な実験をおこない,短かく断片化されたDNAライブラリー構築に優れたゲノムライブラリー作成の確立をおこなった.また,予め酵素類や実験室内などに含まれる既存微生物の塩基配列を採取し,コンタミネーション配列のデータベース化を図った.
ハイスループットシークエンサーから算出される大量のメタゲノムデータから様々な微生物配列の取得,種同定および遺伝子機能の解明をおこなう情報解析のパイプラインの構築や,大量のDNAデータ処理及び大規模データベース検索を迅速に行う為にコンピュータ解析作業の最適化・並列化をおこなった.構築した手法を用いて,アイスコア試料の分析に着手した.

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

今年度おこなった,アイスコアに含まれる古代・微量ゲノムを解読ためのコンタミネーションを極力排除した小数細胞からのDNA抽出法や,メタゲノムライブラリー構築手法の確立は予定通りできた.また,古代メタゲノムライブラリー構築およびメタゲノムデータからの情報解析のパイプラインを構築することができたため,研究の達成度はおおむね順調であると判断する.

今後の研究の推進方策

アイスコア試料中の微生物情報と過去の環境変動や気候イベントとの関連性を評価するために,グリーンランドやアジアなどのアイスコア試料を用いてメタゲノム分析をおこなう.同時に,高速並列計算システムを用いて,産出されるDNAデータを解析し,生物種および遺伝子の機能分布の同定を行う.

次年度使用額が生じた理由

本年度は,国立遺伝学研究所のスーパーコンピュータシステム(NIG SUPERCOMPUTER)の利用許可を頂いたため、当初予定していた計算サーバー費用を来年度に繰り越したため。

次年度使用額の使用計画

次年度はサンプル数を増やした精度の高い微生物解析をおこなう。ソフトウエアやアイスコア処理,新型シーケンサーでの解読費用,ゲノム増幅試薬,集積流体回路チップ,および分析用各種試薬類などの消耗品などを購入予定である.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2015 2014

すべて 雑誌論文 (3件) (うち査読あり 3件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (2件)

  • [雑誌論文] Census of bacterial microbiota associated with the glacier ice worm Mesenchytraeus solifugus2015

    • 著者名/発表者名
      Takumi Murakami, Takahiro Segawa, Dylan Bodington, Roman Dial, Nozomu Takeuchi, Shiro Kohshima, Yuichi Hongoh
    • 雑誌名

      FEMS Microbiology Ecology

      巻: 91 ページ: .

    • DOI

      doi.org/10.1093/femsec/fiv003

    • 査読あり
  • [雑誌論文] The nitrogen cycle in cryoconites: naturally occurring nitrification-denitrification granules on a glacier2014

    • 著者名/発表者名
      Takahiro Segawa, Satoshi Ishii, Nobuhito Ohte, Ayumi Akiyoshi, Akinori Yamada, Fumito Maruyama, Zhongqin Li, Yuichi Hongoh and Nozomu Takeuchi
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 16 ページ: 3250-3262

    • DOI

      10.1111/1462-2920.12543

    • 査読あり / 謝辞記載あり
  • [雑誌論文] Microfluidic Quantitative PCR for Simultaneous Quantification of MultipleViruses in Environmental Water Samples2014

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Ishii, Gaku Kitamura, Takahiro Segawa, Ayano Kobayashi, Takayuki Miura, Daisuke Sano, and Satoshi Okabe
    • 雑誌名

      Applied and Environmental Microbiology

      巻: 80 ページ: 7505-7511

    • DOI

      10.1128/AEM.02578-14

    • 査読あり
  • [学会発表] 氷河生態系における窒素循環に関わる微生物の生態解析2014

    • 著者名/発表者名
      瀬川高弘、石井聡、本山秀明、本郷裕一、竹内望
    • 学会等名
      第5回極域科学シンポジウム
    • 発表場所
      東京
    • 年月日
      2014-12-03 – 2014-12-03
  • [学会発表] グリーンランド北西部、カナック氷河におけるクリオコナイト粒の形成過程とその分布2014

    • 著者名/発表者名
      植竹 淳, 瀬川 高弘, 永塚 尚子, 田中 聡太, 竹内 望, 本山 秀明, 青木 輝夫
    • 学会等名
      日本雪氷学会
    • 発表場所
      青森
    • 年月日
      2014-09-20 – 2014-09-20

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公開日: 2016-06-01  

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