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

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26281017
• 研究機関: 山梨大学
• 研究代表者: 瀬川 高弘 山梨大学, 総合研究部, 助教 (90425835)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• キーワード: 古代DNA / アイスコア / 微生物 / 古環境

研究実績の概要

時系列的に採取したアイスコア試料を用いた遺伝子解析により，過去の遺伝的情報を直接取得し，生物種および遺伝子の機能分布の同定を行い，微生物情報と過去の環境変動との関連性を明らかにする研究に取り組んだ．
過去約2万年から約千年毎のアイスコア試料を用いてゲノム解析を実地した．アイスコアから抽出したDNA断片からゲノムライブラリーの作成をおこない，イルミナ社の次世代シークエンサーを用いてゲノム配列の取得をおこなった．サンガーシークエンサーを用いた配列取得も同時におこなった．その結果，過去からの微生物群集の系統組成の変動を解明し，過去の気候に応じて微生物相が変遷してきたことを明らかにするなどの成果が得られた．
また，12500年前や6000年前のアイスコア試料から，現在の氷河表面にも生息しているシアノバクテリア種の検出に成功した．同細菌の配列は，古代由来であるものか，それとも現生からのコンタミネーション配列であるかどうかを検討するために，分子統計モデルを用いた検定法を考案した．その結果，アイスコアから採取された遺伝子配列は，コンタミネーションではなく古代由来である事を示すことが支持された。これは古代DNA解析において，配列の信憑性獲得する上で非常に画期的な成果である．さらに，突然変異率を算出し，Bayesian Skyline Plot による集団サイズの変動を推定した結果，現在の氷河上に生息しているシアノバクテリアは，1万年前から急激に集団サイズを増大させていることが明らかとなった．

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額が生じた理由

28年度が最終年度であるため、記入しない。

次年度使用額の使用計画

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] Natural History Museum of Denmark(Denmark)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: Natural History Museum of Denmark
• [雑誌論文] Noviherbaspirillum denitrificans sp. nov., denitrifying bacterium isolated from rice paddy soil and Noviherbaspirillum autotrophicum sp. nov, denitrifying, facultatively autotrophic bacterium isolated from rice paddy soil, and proposal to reclassify Herbaspirillum massiliense as Noviherbaspirillum massiliense comb. nov. (2017)
  • 著者名/発表者名: Satoshi Ishii, Naoaki Ashida; Hiroki Ohno, Takahiro Segawa, Shuhei Yabe, Shigeto Otsuka, Akira Yokota, Keishi Senoo
  • 雑誌名: Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: － ページ: in press
  • 査読あり
• [雑誌論文] Bacterial microbiota associated with the glacier ice worm is dominated by both worm-specific and glacier-derived facultative lineages (2017)
  • 著者名/発表者名: Takumi Murakami, Takahiro Segawa, Roman Dial,Nozomu Takeuchi, Shiro Kohshima, Yuichi Hongoh
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 32 ページ: 32-39
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME16158
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Removal of human pathogenic viruses in a down-flow hanging sponge (DHS) reactor treating municipal wastewater and health risks associated with utilization of the effluent for agricultural irrigation (2017)
  • 著者名/発表者名: Naohiro Kobayashi, Mamoru Oshiki, Toshihiro Ito, Takahiro Segawa, Masashi Hatamoto, Tsuyoshi Kato, Takashi Yamaguchi, Kengo Kubota, Masanobu Takahashi, Akinori Iguchi, Tadashi Tagawa, Tsutomu Okubo, Shigeki Uemura, Hideki Harada, Toshiki Motoyama, Nobuo Araki, Daisuke Sano
  • 雑誌名: Water Research 巻: 110 ページ: 389-398
  • DOI: https://doi.org/10.1016/j.watres.2016.10.054
  • 査読あり
• [雑誌論文] Phylogenomics and morphology of extinct paleognaths reveal the origin and evolution of the ratites (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Yonezawa, Takahiro Segawa, Hiroshi Mori, Paula F. Campos, Yuichi Hongoh et al.,
  • 雑誌名: Current Biology 巻: 27 ページ: 68-77
  • DOI: http://dx.doi.org/10.1016/j.cub.2016.10.029
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] 氷河・積雪上の微生物の生態 (2016)
  • 著者名/発表者名: 瀬川高弘、竹内望
  • 雑誌名: 日本微生物生態学会誌 巻: 21 ページ: 57-64
  • 査読あり
• [学会発表] 大気を介した薬剤耐性菌の越境移動―氷河雪氷中の耐性遺伝子 (2017)
  • 著者名/発表者名: 牛田一成，瀬川高弘
  • 学会等名: 第90回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19 – 2017-03-19
• [学会発表] 渡り鳥を介した病原細菌移動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 小林真弓，Qian Zhang，瀬川高弘，岡部聡，石井聡
  • 学会等名: 第90回 日本細菌学会総会
  • 発表場所: 仙台国際センター（宮城県・仙台市）
  • 年月日: 2017-03-19 – 2017-03-19
• [学会発表] 熱帯氷河のバクテリア群集：ウガンダとケニアの氷河の比較から (2016)
  • 著者名/発表者名: 植竹淳、瀬川高弘、本山秀明、内田雅己
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館（神奈川県・横須賀市）
  • 年月日: 2016-10-23 – 2016-10-25
• [学会発表] 氷河生態系と氷河の暗色化 アジアと北極の氷河の生態系比較 (2016)
  • 著者名/発表者名: 竹内望,田中聡太,大手信人,植竹淳,永塚尚子,瀬川高弘
  • 学会等名: 2016年雪氷学会全国大会
  • 発表場所: 名古屋大学（愛知県・名古屋市）
  • 年月日: 2016-09-28 – 2016-10-02
• [学会発表] Nitrogen cycle in cryoconites: naturally-occurring nitrification-denitrification granules on a glacier in Central Asia (2016)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Segawa, Satoshi Ishii, Nobuto Ohte, Zhongqin Li, Yuichi Hongoh, Nozomu Takeuchi
  • 学会等名: 26th Goldschmidt Conference
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-28 – 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Distinctive nitrogen cycles between Asian and polar glaciers (2016)
  • 著者名/発表者名: Nozomu TAKEUCHI, Nobuhito Ote, Takahiro Segawa, Jun Uetake, Naoko Nagatsuka, Zhongqin Li
  • 学会等名: 26th Goldschmidt Conference
  • 発表場所: パシフィコ横浜（神奈川県・横浜市）
  • 年月日: 2016-06-28 – 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen Cycling Evaluation (NiCE) chip to quantify and sequence all functional genes for N cycle simultaneously (2016)
  • 著者名/発表者名: Mamoru Oshiki, Takahiro Segawa, Satoshi Ishii
  • 学会等名: ASM General Meeting
  • 発表場所: Boston（アメリカ）
  • 年月日: 2016-06-16 – 2016-06-20
  • 国際学会
• [図書] Evaluation of Anthropogenic Impacts on Nature by Analyzing the Distribution of Antibiotic Resistance Genes in a Glacier Environment. In Antibiotic Resistance Genes in Natural Environments and Long-Term Effects (2017)
  • 著者名/発表者名: Takahiro Segawa and Kazunari Ushida
  • 総ページ数: .
  • 出版者: Nova Science publishers