2023 Fiscal Year Research-status Report

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

Research Project

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 – 2025-03-31
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	令和5年度は、前年度に続き採取した湖底表層堆積物中における未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の生育の有無を光学顕微鏡下で定期的に確認した。前年度と同様、本年度においても令和3年3月6日に2Lプラスチック容器6本に採取した湖水および湖底表層堆積物で本菌の生育または生存が確認できた。しかしながら、RNA-seq解析に必要な菌体収量が得られなかったため、本菌の生息環境の有機物および主要溶存無機成分濃度の測定を行い、培養に必要な培地組成の推定を行った。有機物（COD）および主要溶存無機成分（珪酸, 塩化物, リン酸, 硝酸, 亜硝酸, アンモニア, 硫酸, 硫化物, 鉄イオン）濃度は、本菌の生息環境の湖水を水質測定用試薬キット（共立理化学研究所）を使用して測定した。濃度測定に使用した湖水は、6本の堆積物試料を室温、暗所で静置培養し、本菌の生育が確認できた509日目以外にも、0日目、10日目および31日目の湖水も使用して比較検討を行った。各化学種の濃度測定結果から、特に硫黄化合物の濃度変化が顕著だった。硫化物イオン濃度の推移は、0日目は0.1 mg/L、10日目は0.08-0.2mg/L、31日目は0.06-0.1 mg/L、509日目は0.1-0.2 mg/Lで顕著な濃度変化は確認できなかった。しかしながら、硫酸イオン濃度の推移は、0日目、10日目および31日目は検出限界濃度（10 mg/L）以下だったが、509日目は63.3-84.5 mg/Lで濃度が顕著に増加した。本菌の生育が確認できた509日目に硫酸イオン濃度が極めて顕著に増加したことから、本菌が硫化物イオンを酸化して生育することが示唆された。本菌が菌体内に大量の単体硫黄顆粒を形成することも確認できていることから、硫黄酸化細菌と同様の生態的特徴を有する可能性が高い。
Current Status of Research Progress	Current Status of Research Progress 3: Progress in research has been slightly delayed. Reason 令和5年度は、前年度に続き採取した湖底表層堆積物中における未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の生育の有無を確認し、令和3年3月6日に採取した湖底表層堆積物中において本菌の生育または生存を確認することができた。しかしながら、当該研究計画に基づいたRNA-seq解析を実施するために必要な本菌の菌体収量が得られなかった。一方、生息環境の有機物および主要溶存無機成分濃度を測定した結果、本菌を培養する上で極めて重要な知見を得ることができた。また、前年度に得られた堆積物中における深度別の本菌の生息分布および溶存酸素濃度プロファイルの結果も参照することで、本菌の培養条件が明確になりつつある。したがって、進捗状況に関してはやや遅れている。
Strategy for Future Research Activity	令和6年度は、前年度に続き採取した湖底表層堆積物中における未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の生育の有無を光学顕微鏡下で確認し、必要に応じて透過型電子顕微鏡観察および16S rDNA配列に基づくアンプリコンシーケンスによる菌叢解析から本菌の存在割合を確認する。RNA-seq解析等に必要な菌体収量が取得できた場合においては、当該解析等を実施して実際に環境中で発現している代謝関連遺伝子から培養に必要な栄養素の推定を行い、培養を試みる。またRNA-seq解析等が実施できない場合においても、前年度まで得られた知見を参照して本菌の培養を試みる。
Causes of Carryover	令和5年度は、前年度と同様に未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の生育を確認することができた。しかしながら、当該研究計画に基づいたRNA-seq解析等に必要な本菌の菌体収量が取得できなかったため、次年度使用額が生じた。令和6年度は、RNA-seq解析等に必要な本菌の菌体収量が取得できた場合、当該解析等を実施予定である。