河口湖湖底堆積物中における未培養二トロスピラ門磁性細菌の培養に向けた培地検討

2021 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 21K05370
• Research Institution: Toyo University
• Principal Investigator: 下重 裕一 東洋大学, バイオ・ナノエレクトロニクス研究センター, 研究助手 (40622676)
• Project Period (FY): 2021-04-01 – 2024-03-31
• Keywords: 磁性細菌 / ニトロスピラ門 / マグネトソーム / 磁性ナノ粒子 / マグネタイト

Outline of Annual Research Achievements

磁性細菌は、酸化鉄または硫化鉄で構成されたチェーン状の磁性ナノ粒子（マグネトソーム）を細胞内に生合成する細菌である。本研究では、河口湖湖底表層堆積物中に生息する磁性ナノ粒子を大量合成可能な未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）に着目して、本菌の系統解析、RNA-seq解析、磁性ナノ粒子の構造解析およびその生息環境の詳細な分析を行い、培地での培養を試みることを目的とした。
令和3年度は、河口湖湖底表層堆積物を採取して本菌を培養後、系統解析、蛍光in situハイブリダイゼーション解析、透過型電子顕微鏡観察およびRNA-seq解析を実施予定だった。令和3年7月26日および令和3年12月10日に河口湖湖岸から柄杓を用いた湖底表層堆積物の採取と水中ドローンを使用した表層堆積物の採取を実施した。2Lプラスチック容器に湖底表層堆積物約700 mLと湖水約1300 mLを採取（計6本ずつ）し、実験室に運搬後、室温および暗所で培養を行った。運搬直後に本菌の存在を確認するために光学顕微鏡観察を行ったが、確認できなかった。これまでの本菌の培養実績から培養開始から約4カ月から1年以上経過すると本菌の存在および生育が確認されたため、培養約6カ月が経過した7月26日採取の堆積物中に存在する磁性細菌の詳細な菌叢を確認するために、アンプリコンシーケンス解析およびQIIME解析を実施した。その結果、主にプロテオバクテリア門ロドスピリラ科に属する湾曲状磁性細菌とプロテオバクテリア門マグネトコッカス目に属する球状磁性細菌の存在は確認されたが、本菌の存在は確認できなかった。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

令和3年度は、河口湖湖底表層堆積物の採取を2回実施して培養を試みたが、未培養ニトロスピラ門磁性細菌の存在および生育を確認できず、当該研究計画に基づいた解析等を実施することができなかったことから進捗状況はやや遅れている。

Strategy for Future Research Activity

令和4年度は、河口湖湖底表層堆積物の採取を複数回実施し、また令和3年度に採取した堆積物試料の培養も継続する。また、未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の存在および生育は、採取した堆積物から磁気的な操作によって全磁性細菌を回収後、光学顕微鏡観察で確認してきたが、本菌の存在および存在割合をより正確に確認するために、アンプリコンシーケンス解析およびQIIME解析等を活用して生育を試みる。

Causes of Carryover

令和3年度に実施予定だった未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の系統解析、蛍光in situハイブリダイゼーション解析、透過型電子顕微鏡観察およびRNA-seq解析は、本菌の生育不良により実施できなかった。令和4年度は、本菌の生育を確認後、令和3年度に実施予定だった解析等を行う予定である。