2019 Fiscal Year Annual Research Report
Stable isotope analysis of nucleic acid: integration of the genetic and environmental information
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17H06297
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Research Institution | Kyoto University |
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Principal Investigator |
木庭 啓介 京都大学, 生態学研究センター, 教授 (90311745)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
木村 浩之 静岡大学, グリーン科学技術研究所, 教授 (30377717)
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| Project Period (FY) |
2017-06-30 – 2021-03-31
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| Keywords | 安定同位体 / 核酸 / DNA / RNA |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究の目的は、核酸を採取・精製し、その遺伝情報とともに炭素窒素安定同位体情報を採取することである。将来的に環境中の核酸を取り出し、その同位体比が測定できれば、環境中での生物について様々な情報を得ることができる。そこに至るまでも、そもそも生物の窒素炭素安定同位体比がどのように決定されるのかをひもとく際には、様々な生体分子がどのような同位体比を持つのか、その変動様式についての理解が必須であり、本研究は、安定同位体生態学の基礎基盤である、核酸という重要な生体分子がどのような同位体比を取り得るかについての重要な情報を提供することを目指している。
この実現のためには、実際の生物から核酸を取り出すことが必須であるが、その際、通常の分子生物学的な抽出（いわゆるPCRに向けた抽出）では、炭素窒素濃度さらにその同位体比測定には精度が圧倒的にたりないことが明らかになっている。このため、本研究では、核酸の精製を様々な角度から徹底的に精査すること、そしてその同位体比を測定するための微量同位体測定環境を立ち上げること、の2軸で進めているものである。
3年目の2019年度は博士研究員を迎え、研究室で飼育している微生物を用い、さまざまな核酸精製キットを用いた核酸の精製検討を実施した。精製キットによって核酸の回収量また回収された核酸の炭素窒素比、その同位体比にはかなりの違いが認められ、それらはたとえばタンパク質の除去レベルの違いなどである程度の説明が可能であると期待される。これらの結果については担当する博士研究員が筆頭となって学会報告を行った。
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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
本研究の目的は、核酸を採取・精製し、その遺伝情報とともに炭素窒素安定同位体情報を採取することである。この実現のためには、実際の生物から核酸を取り出すことが必須であるが、その際、通常のPCRキットを用いた核酸精製では、炭素窒素濃度さらにその同位体比測定には精度が圧倒的にたりない場合がある。3年目の2019年度は博士研究員を迎え、研究室で飼育している微生物を用い、さまざまな核酸精製キットを用いた核酸の精製検討を実施した。精製キットによって核酸の回収量また回収された核酸の炭素窒素比、その同位体比にはかなりの違いが認められ、それらはたとえばタンパク質の除去レベルの違いなどである程度の説明が可能であると期待される。これらの結果については担当する博士研究員が筆頭となって学会報告を行った。しかし、まだ論文として公表するには測定点数と、その同位体比のバリエーションがたりないため、現在さらなる実験を予定しているとともに、より高感度（少量試料）にて安定同位体比が測定できるような測定環境を確立するための準備を進めている。
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| Strategy for Future Research Activity |
最終年度である2020年度においては、これまで認められたバイオマスと核酸との間に存在する同位体オフセットが、バクテリア以外の生物でも認められるのか、また微生物の成育状況（嫌気・好気、餌資源）によってオフセットに変化が認められるのか、の精査を行い、核酸同位体比のシステマティックスの一端を明らかにする。そこまで到達すると論文として公表できるレベルとなるため、可及的速やかに実現したい。新年度より研究活動は新型コロナウイルスのため完全にストップした状態にあるが、これまで参画してくださった博士研究員が学振特別研究員として採用されたため（しかし研究の方向性が同一であるため引き続き本研究に協力いただける）、7月より新たな博士研究員を雇用させていただき、3名の態勢で最終年度の活動をスピードアップさせたい。
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