アクアトロンを用いた水域生態系における遺伝子の伝播と発現機構の解析

2002 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13309009
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 川端 善一郎 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (80108456)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 遠藤 銀朗 東北学院大学, 工学部, 教授 (80194033) ; 那須 正夫 大阪大学, 大学院・薬学研究科, 教授 (90218040)
• Keywords: アクアトロン / 水域生態系 / 遺伝子伝播 / 遺伝子発現 / アオコ / 蛍光抗体法 / FISH / トランスポゾン

Research Abstract

アクアトロンに野外の生物群集を移植し、藍藻Microcystis aeruginosaのアオコを人為的に形成させた。この生物群集において、マーカー遺伝子の生残、伝播を明らかにした。得られた主な結果は以下の通りである。
1)アオコを形成させたアクアトロン(M+系)ではアオコを形成させなかったアクアトロン(M-系)と比べ、ワムシが灼27倍(40000個体/L)、繊毛虫が約23倍(140個体/mL)と多く、M-系ではM+系と比べ、従属栄養性鞭毛虫が約10倍(10000個体/mL)多く出現し、M+系とM-系では食物網の構造が明らかに異なった。
2)M+系とM-系に1.0×10E+06/mL投入したEsherichia coli(pT7GFP)は両者の系共、5日以内で10E+03/mL以下となったが。PCRで増幅された溶存(細胞外)EGFP遺伝子はM+系、M-系共、E. coli(pT7GFP)投入後5日間で急激に減少し、その後、M+系ではM-系と比べて、約10倍の濃度(10E+05コピー/mL)で残在し続けた。
3)M+系、M-系共、E. coli(pT7GFP)投入後3〜5日で在来の細菌の0.1〜0.8%にEGFP遺伝子が伝播したことが、蛍光抗体法とpT7GFPを標的にしたFISHによって確認できた。
4)世界17地点から採取した環境資料の芽胞形成水銀耐性菌が同一の水銀耐性遺伝子オペロンを有し、それらが類似するトランスポゾン上にコードされていることから、トランスポゾンによる地球規模での遺伝子伝播の可能性を示した。

Research Products

• [Publications] Matsui, K., Ishli, N., Kawabata, Z.: "Release of extracellular transformable plasmid DNA from Esherichia coil by co-cultivated with algae"Applied and Environmental Microbiology. (発売予定). (2003)
• [Publications] Nishibe, Y., Kawabata, Z., Nakano S.: "Grazing on Microcystis aeruginosa by the heterotrophic flagellate Collodictyon tricillatum in a hypertrophic pond."Aquatic Microbial Ecology. 29. 173-179 (2002)
• [Publications] Floder, S., Urabe, J, Kawabata Z.: "The influence of fluctuating light intensities on species composition and diversity of natural phytoplankton communities"Oecologia. 133. 395-401 (2002)
• [Publications] Manage, P.M., Kawabata, Z., Nakano S., Nishibe Y.: "Effect of heterotrophic nanoflagellates on the loss of virus-like particles in pond"Ecological Research. 17. 473-479 (2002)
• [Publications] Huang, C.C., Narita, M.Yamagata, I.Endo G., Silver S.: "Characterization of two regulatory gene of the mercury resistance determinants form TnMER1 by luciferase-based examination"Gene. 301. 13-20 (2002)
• [Publications] Endo, G., Narita, M., Huang, C.C., Silver S.: "Heavy metal resistanse transposons and plasmids : Potential use for envrionmental biotechnology"Journal fo Environmental Biotechnology. 2・2. 71-82 (2002)
• [Publications] 川端善一郎:松井一彰(大串隆之編): "生物多様性科学のすすめ:水中を移動する遺伝子-遺伝情報の多様化に果たす細菌間の遺伝子伝播"丸善、東京. 136-157 (2003)