The Third Major Player in Symbiosis: Elucidating the Role of Symbiotic Bacteria in Lichens from Metabolic Networks

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サンゴや地衣類は共生する藻類から光合成産物を供給されて生育する２者の共生体だと長い間考えられてきた。しかし近年、これらに第三の構成員が存在することが明らかになってきが、その役割は不明であった。私たちは地衣類のハコネサルオガセの共生菌、共生藻、バクテリアから地衣体を再合成する系を用いて、バクテリアが地衣類の共生に必要であること発見した。また地衣類のイオウゴケが硫化水素依存的に生育し、硫化水素代謝に必要な遺伝子を持つ好酸性バクテリアが第三の構成員であることを明らかにした。地衣類の共生において構成員の関係は代謝物の提供と受け取りである。そのため、「代謝ネットワーク」を調べれば共生での役割を明らかにできる。そこで本研究では地衣類、ハコネサルオガセとイオウゴケを用いて各種オミクス解析を行い、構成員間の代謝ネットワークと、それぞれの第三の構成員の役割を解明することを目的とする。本年度は、これまでアッセンブルがあまりよくなかったイオウゴケの共生バクテリアのゲノムのアッセンブルを再度行い、改訂版のゲノムを構築した。次にこのゲノムに存在する遺伝子から硫化水素代謝の経路を推定し、その推定に基づいて、イオウゴケ内部の硫黄代謝物を予想した。これら遺伝子と代謝物からたてた硫化水素代謝の経路の仮説が正しいかを調べるために、イオウゴケの硫化物のメタボローム解析を行なった。イオウゴケは現地で採集直後にドライアイスで凍結し、そのまま解析に用いた。解析の結果、遺伝子から予想した硫黄代謝物が実際にイオウゴケ内に豊富に存在し、また比較のための周囲の土壌に硫黄代謝物が存在しないことも確認した。これらのことから、三者共生体内での硫化水素経路が解明されてきた。