2017 Fiscal Year Research-status Report
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16K18665
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| Research Institution | Tohoku University |
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Principal Investigator |
加藤 広海 東北大学, 生命科学研究科, 助教 (90727265)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 土壌 / ノトバイオロジー / Verrucomicrobia / 細菌叢遷移 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、土壌微生物生態系における生物学的因子（微生物群集）と物理・化学的因子（移植先の無菌土壌）との間の因果関係について知見を得るために、性質の異なる土壌間で微生物移植実験を行った。国内の代表的な土壌タイプである褐色森林土および黒ボク土は、腐植質やリン酸吸収係数、保水力、粒径分布等が大きく異なっている。自然環境では存在しない両者の段階的な混合滅菌土壌を作成し、それぞれに同一の微生物群集を移植することで、新たに定着する微生物群集の生育や菌叢構造にどのような変化が起きるのかを経時的に観察した。その結果、全ての混合土壌において移植した微生物群集は良好な増殖を示し、土壌の段階的な変化は微生物群集のサイズ自体には大きな影響を与えないことが明らかとなった。今後これらの菌叢解析によって、菌叢形成プロセスの各ステップにおける土壌の物理・化学的因子の影響を明らかにできると期待できる。
先行研究における滅菌褐色森林土に微生物群集を移植した際の菌叢遷移に着目し、易培養性のBurkholderia属細菌との共培養によって難培養性細菌の取得を試みた。その結果、難培養性として知られるVerrucomicrobia門細菌株の純粋分離に成功した。16S rRNA遺伝子配列の解析では既知の細菌属とは相同性が低く、極めて新規性が高いことが明らかとなった。また上記菌叢遷移の結果と比較すると、本株は移植された土壌環境で優占したグループの類縁菌であることがわかった。よって、本株から得られる生理学特徴やゲノム情報は、未だ情報が少ない土壌遺伝子プールを理解する上での一助になると思われる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
これまでの研究で用いてきた愛媛県内試験圃場の褐色森林土に加えて、新たに東京都内試験圃場の黒ボク土を採取した。両土壌の化学分析の結果、腐植質やリン酸吸収係数、保水力、粒径分布等、様々な物理・化学的特性が異なることが確認できた。γ線処理による滅菌効率は土壌の種類や状態によって異なるが、採取した黒ボク土についても、これまでと同一条件のγ線処理で滅菌できることがわかった。これら2種類の土壌、および両土壌から抽出した細菌群集を用いて、2種の土壌間を連続的につなぐ物理・化学的因子と生物学的因子を創出することで、土壌微生物の移植実験を開始した。現在、全ての土壌において細菌群集の増加が確認され、菌叢解析に必要十分なサンプルが経時的に採取されている。
土壌の難培養性細菌であるVerrucomicrobia門の分離株では、様々なグラム陰性・陽性細菌との共培養試験を行うことで、本株の生育をサポートできる分類学的特徴が明らかになりつつある。また種々の菌学的性状試験、完全ゲノム決定を行った。
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| Strategy for Future Research Activity |
経時的にサンプリングしている各移植土壌について次世代シーケンサーを用いた16S rRNA遺伝子アンプリコンシーケンスを実施する。これら全サンプルの菌叢組成について、多変量解析や土壌成分との相関解析などを実施する。これにより菌叢形成プロセスに寄与する物理・化学的および生物学的因子を特定する。また特定された因子を個別に負荷する（特定の化学成分の負荷、特定の細菌の接種）ことで、負荷強度と菌叢変化との関係性を評価する。これらの成果をまとめ、学術論文として影響力のある国際誌に発表する。
Verrucomicrobia門の分離株については、菌学的性状試験や炭素源利用性試験、および16S rRNA遺伝子配列情報を学術論文としてまとめ、新属を提唱する。また純粋分離したその他の近縁株についてもゲノム決定を行うことで、既存のデータベースには存在していなかった分類群において比較ゲノム解析を行う。
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| Causes of Carryover |
（理由）
実験に必要な分析および試薬(使用期限が数ヶ月)の購入が年度内にはできなかった。
（使用計画）
次年度に分析および解析を実施するので、その費用として使用する。
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