細菌の持久能力とその多様性の解明：最大遊泳航続時間を実測する

阐明细菌的耐力及其多样性：测量最长游泳时间

基本信息

批准号：
21H02096
负责人：
八幡穣
金额：
$ 10.98万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2026-03-31
项目状态：
未结题

项目摘要

多くの細菌は遊泳に必要な鞭毛遺伝子を持っており、実験室で培養して顕微鏡観察すれば、活発に遊泳する様子を観察することができる。こうした遊泳能力は宿主への感染や物質表面への付着といった様々な細菌の活動に重要である。一方で、海や湖といった実際の環境中で、細菌がどれほど実際に遊泳しているのかは不明な点が多い。これは、遊泳にはエネルギーが必要（主に遊泳に必要な鞭毛の合成と維持に）であるのに対して、海や湖といった実際の水圏環境は栄養に乏しいためである。本研究では、実際の現場・実環境（in situ）で細菌がどれだけ長い時間遊泳を続けていられるのか、つまり細菌の「細胞持久力」とその多様性の解明を目す。このために栄養の乏しい実環境で細菌が泳ぎ続けることのできる時間を測定する手法を開発し、さまざまな細菌種のあいだで体系的な比較を行う。昨年度年度は、細菌を日単位で安定した遊泳状態に保つマイクロ流体デバイス装置の試作を行う。具体的には微生物の遊泳行動を長時間にわたって安定的に顕微鏡観察できる新規なマイクロ流体デバイス装置を設計、製作、試験と、顕微鏡制御ソフトウエアにより自動的にビデオ撮影し、海洋細菌の遊泳行動を長時間にわたって記録するシステムを構築した。本年度は、昨年構築したシステムを用いて、4種類の海洋細菌について、遊泳行動を集団全体が遊泳を停止するまで追跡し、遊泳停止時間を推定するための基礎的なデータを得た。この解析の結果から、海洋細菌には、数時間程度で遊泳を停止する種と、日単位で遊泳を継続できる種に大きく分かれることが見いだされた。

许多细菌具有游泳所需的鞭毛基因，如果在实验室中培养并在显微镜下观察到，可以观察到它们积极游泳。这种游泳的能力对于各种细菌的活动很重要，例如感染对宿主的感染和对材料表面的附着。另一方面，目前尚不清楚在海洋和湖泊等真实环境中实际游泳多少细菌。这是因为游泳需要能量（主要用于游泳所必需的鞭毛的合成和维护），而实际的水生环境（例如海洋和湖泊）的营养素很差。这项研究旨在阐明在现实环境（原位）可以继续游泳多长时间，即细菌的“细胞耐力”及其多样性。为此，我们开发了一种方法来测量细菌可以继续在营养不良的真实环境中游泳的时间，并且我们在各种细菌物种之间进行了系统的比较。去年，我们将制造微流体设备的原型，这些设备每天将细菌保持稳定的游泳状态。具体而言，设计，制造和测试了一种新型的微流体设备，可以稳定地观察微生物的游泳行为，并使用显微镜控制软件自动捕获视频，以记录很长一段时间内海洋细菌的游泳行为。使用去年构建的系统，获得了基本数据，以跟踪四种海洋细菌的游泳行为，直到整个小组停止游泳并估算游泳停止时间为止。该分析的结果表明，海洋细菌可以大致分为几个小时内停止游泳的物种，并且可以每天继续游泳的物种。

项目成果

期刊论文数量（8）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

微生物の採餌行動とその多様性

微生物的摄食行为及其多样性

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
篠崎一世;万李成;中村重孝;藤本健造;八幡　穣
通讯作者：
八幡　穣

微生物の行動生態学とライブ可視化技術

微生物行为生态学与实时可视化技术

DOI：
发表时间：
2021
期刊：
影响因子：
0
作者：
武田海;石野佳奈子;中村重孝;藤本健造;八幡　穣
通讯作者：
八幡　穣

八幡研究室

八幡研究所

DOI：
发表时间：
期刊：
影响因子：
0
作者：
通讯作者：

海洋細菌の遊泳持久力の多様性とそのメカニズム

海洋细菌的多样性及其游泳耐力机制

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Katsuki Hara;Yiyun Zhang ;Tomohiro Hirayama;Yuka Iwai;Kyosuke Takabe;Ryosuke Fukuda;Nozomu Obana;Nobuhiko Nomura;Yutaka Yawata
通讯作者：
Yutaka Yawata

様々な時間時と微生物の行動生態

微生物不同时期的行为生态学