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藻類−自由生活性バクテリア相互作用の網羅的解明(平成 31年度)
Interaction between algae and free-living bacteria

予算区分
CD 文科-科研費
研究課題コード
1922CD003
開始/終了年度
2019~2022年
キーワード(日本語)
藻類,微生物相互作用,自由生活性バクテリア
キーワード(英語)
algae, microbial interaction, free-living bacteria

研究概要

藻類の多様な系統において、バクテリアがその増殖に影響を与えていることが示唆されている。この藻類−自由生活性バクテリア相互関係は藻類の群集動態に大きな影響を与えるため、水圏生態系の理解や藻類を用いた物質生産を行う上で重要である。本研究では、藻類とバクテリアとの間の代謝産物のやり取りに注目し、それらの相互作用を明らかとする。特に、様々な系統の藻類の中から、バクテリアの共在がその増殖に必須である「難無菌化藻類」を探索し解析を行うことで、藻類−バクテリア相互関係の全体像や、真核生物全体の進化や群集動態の変化における役割を解明する。

研究の性格

  • 主たるもの:基礎科学研究
  • 従たるもの:応用科学研究

全体計画

【難無菌化藻類の探索】バクテリアの共在がその増殖に必須である“難無菌化藻類”を探索するために、申請者が属する国立環境研究所微生物系統保存施設が維持している藻類培養株のスクリーニングを行う。スクリーニングでは、寒天培地を用いた藻類コロニーの分取、抗生物質処理、on-chip セルソーターでの分取・洗浄、ピペット洗浄法による手作業での洗浄の順で藻類培養株の無菌化を試みる。この方法で無菌化できなかった培養株を“難無菌化藻類”とし、研究対象とする。[1年度目]渦鞭毛藻、ユーグレナ藻、クロララクニオン藻、紅藻、[2年度目]ハプト藻、クリプト藻、[3年度目]不等毛藻、[4年度目]緑藻という優先順位をつけ、効率的に、より多様な系統を調査する。
【藻類培地中の共存バクテリアのメタゲノム解析】“難無菌化藻類”培養株を用いて、共在するバクテリアのメタゲノム解析を行う。メタゲノム解析のために、NanoporeシーケンサーによってDNA配列を得る。バクテリアの多様性が大きい場合にはMiSeqも併用する。分類群解析によってバクテリア群集構造について明らかとするとともに、バクテリア群が産生する代謝産物を推定する。
【バクテリア代謝産物を添加した藻類培養実験と無菌化】メタゲノム解析によって推測されたバクテリアの代謝産物のうち、他生物で増殖促進の報告があるものを中心に培地中に添加し、主にピペット洗浄法を用いて難無菌化藻類の無菌化を試みる。増殖が悪い場合には、培養スケール、培地の種類などの条件を検討する。
【共存バクテリアの単離培養】共存バクテリアのうち、主要なものの単離培養を試みる。共存バクテリアの単離には、種々の培地で作成した寒天プレートを用いる。目的の種が得られない場合には、メタゲノム情報をもとに、抗生物質耐性や栄養資化性の違いなどで選択を試みる。
【藻類、バクテリアそれぞれの単独培養時と共培養時の比較RNA-seq】上記の方法で無菌化した難無菌化藻類株と単離した共存バクテリア株を用いて、それぞれの単独培養時、共培養時の比較RNA-seqを行い、藻類−自由生活性バクテリアの相互作用に関係する遺伝子群を網羅的に同定する。また、藻類の代謝経路を推定し、代謝経路の欠落など、単独培養できない理由について明らかとする。これらの結果をもとに、種間相互作用の分子基盤を明らかとする。

今年度の研究概要

本年度は渦鞭毛藻、ユーグレナ藻、クロララクニオン藻、紅藻について、無菌化試験をおこない、難無菌化株のスクリーニング、評価を行う。得られた難無菌化株より共存バクテリアを分取し、培養株を作成する。

課題代表者

鈴木 重勝

  • 生物・生態系環境研究センター
    生物多様性資源保全研究推進室
  • 特別研究員
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