Predicting soil microbial community dynamics after environmental perturbation

本研究の目標は、土壌微生物群集の環境応答を統一的に記述することである。しかし、一握りの土壌には数千ないし数万種にも及ぶ微生物が生息しているうえ、それらの微生物の多くは未分離・未培養であり、生理的な性質も不明である。したがって、群集を構成する種の性質や動態を逐一記述するという、生態学において一般的にとられている手法を用いることは事実上不可能である。このように要素数の非常に多い系の動態を記述するには、似た性質（形質）を有する要素（土壌微生物）をまとめて取り扱うことが有効である。このような分離・培養によることなく、多数の微生物の性質を網羅的・統一的に明らかにする方法として、メタゲノム情報（環境中に存在する微生物DNAの塩基配列をまるごと解読したもの）を利用することとした。様々な環境に由来する膨大なメタゲノム情報を統一的に解析することで、微生物ゲノムの塩基配列と、その微生物の生息環境情報の対応関係を見いだすことができる。昨年度はこのような「環境微生物の生息環境解析」を実現するため、生息環境データベース「ProkAtlas」を開発し、一般に公開したが、本年度はそのアップデートを進めた。具体的には、ウェブユーザーインターフェースの改良に加え、生息環境の推定方法を改良し、従来よりも頑健な推定結果を得られるようになった。以上のようなProkAtlasの開発と、その適用事例を報告する論文を査読付総合誌「iScience」（Cell Press）にて発表した。また、本研究の内容を一般生態学の観点から再編したうえで、日本生態学会で発表を行い、英語口頭発表聴衆特別賞を受賞した。

本研究の目標は、土壌微生物群集の環境応答を統一的に記述することである。しかし、一握りの土壌には数千ないし数万種にも及ぶ微生物が生息しているうえ、それらの微生物の多くは未分離・未培養であり、生理的な性質も不明である。したがって、群集を構成する種の性質や動態を逐一記述するという、生態学において一般的にとられている手法を用いることは事実上不可能である。このように要素数の非常に多い系の動態を記述するには、似た性質（形質）を有する要素（土壌微生物）をまとめて取り扱うことが有効である。このような分離・培養によることなく、多数の微生物の性質を網羅的・統一的に明らかにする方法として、メタゲノム情報（環境中に存在する微生物DNAの塩基配列をまるごと解読したもの）を利用することとした。様々な環境に由来する膨大なメタゲノム情報を統一的に解析することで、微生物ゲノムの塩基配列と、その微生物の生息環境情報の対応関係を見いだすことができる。昨年度はこのような「環境微生物の生息環境解析」を実現するため、生息環境データベース「ProkAtlas」を開発し、一般に公開したが、本年度はそのアップデートを進めた。具体的には、ウェブユーザーインターフェースの改良に加え、生息環境の推定方法を改良し、従来よりも頑健な推定結果を得られるようになった。以上のようなProkAtlasの開発と、その適用事例を報告する論文を査読付総合誌「iScience」（Cell Press）にて発表した。また、本研究の内容を一般生態学の観点から再編したうえで、日本生態学会で発表を行い、英語口頭発表聴衆特別賞を受賞した。