深海底熱水孔コスモポリタン微生物の環境適応性進化と分布形成過程の多角的解明

多层面阐释深海热液喷口大都会微生物环境适应性演化及分布形成过程

• 批准号: 21K14913
• 负责人: 美野 さやか
• 金额: $ 2.91万
• 依托单位: Hokkaido University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2023-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K14913/
• 关键词: 比較ゲノム解析; パンゲノム解析; Sulfurimonas属; 深海底熱水活動域; 生物地理; 化学合成独立栄養細菌; 微生物生態学; Epsilonproteobacteria; Campylobacteria; 生物地理学; 種分化

これまでの研究代表者らの多遺伝子座配列解析（MLSA）法を用いた研究から、熱水孔環境のコスモポリタン微生物であるSulfurimonas属細菌のうち沖縄トラフを由来源とする分離株は、系統学的に種内で2つのグループに分けられることが明らかとなった。しかし MLSAではゲノム全体の多様性はもとより、遺伝的多様性が表現型へ与える影響や、現在の分布様式の成立過程を理解するには程遠い。本研究の目的は、熱水孔コスモポリタン微生物の適応進化および分布形成過程を理解することにある。令和4年度は前年に引き続き沖縄トラフ由来Sulfurimonas属に属する代表分離株のゲノム解析を進め、ゲノムワイドな変異解析に必要な知見の収集を進めた。代表株13株の完全ゲノムを取得しゲノムに基づく系統解析により、13株は2つのクレード（Clade I とClade II）に分類された。このクレードは、MLSAで示されたものと概ね一致したが、先行研究でクレードに分類されなかった分離株の系統学的位置が明確になり，完全ゲノムを用いることでクレードの定義が可能となった。またClade IとClade II、近縁種Sulfurimonas autotrophicaの基準株間のANI値は、菌種判定の閾値95%未満を示した。このことから、両クレードおよびS. autotrophicaはいずれも別種であることが示され、同所的種分化を経ていることが明らかとなった。ゲノムサイズおよびGC含量の点でもわずかに異なり、Clade IIがより大きいゲノムサイズかつ高いGC含量を示した。Clade IIにユニークな遺伝子数はClade Iのそれよりも約1.7倍高く、ゲノムサイズの結果を支持した。本研究は研究代表者の海外渡航により中断しており、再開後、各クレードに特徴的な代謝経路の探索、代謝の鍵酵素の遺伝子配列解析などを進める予定である。

The authors of this study used the MLSA method to study the diversity of microorganisms in the hot water pore environment. Sulfurimonas bacteria were isolated from the source and systematic intraspecies. The diversity of MLSA must be understood in the context of phenotype and influence of genetic diversity, and the process of establishing current distribution patterns. The purpose of this study is to understand the evolution and distribution of microorganisms in hot water. In the fourth year of this year, we introduced a new strain of Sulfurimonas, which represents the isolate of Sulfurimonas. 13 representative strains were completely classified into Clade I and Clade II. The systematic position of the isolates is clear, and the definition of the isolates is possible. The ANI value between reference strains of Clade I and Clade II, the species of Sulfurimonas autotropica, and the threshold value for species identification were 95%.このことから、両クレードおよびS. Autotrophica is the same species. The GC content of Clade II is higher than that of Clade II. Clade II has about 1.7 times the number of copies of Clade I. This study is aimed at exploring metabolic pathways and gene sequencing of metabolic key enzymes in the study of the characteristics of overseas voyages of representatives, such as interruption, reopening, etc.

项目成果

深海底熱水孔由来Campylobacteria綱細菌の窒素代謝制御：N2O還元時における遺伝子発現応答

深海热液喷口弯曲杆菌氮代谢的控制：N2O还原过程中的基因表达反应

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukazawa So;Mino Sayaka;Tsuchiya Jiro;Nakagawa Satoshi;Takai Ken;Sawabe Tomoo;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄
• 通讯作者: 土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄

深海底熱水孔由来N2O還元細菌の脱窒制御機構の解明: RNA-Seqによるアプローチ

阐明深海热液喷口 N2O 还原细菌的反硝化控制机制：RNA-Seq 方法

• 发表时间: 2022
• 作者: Fukazawa So;Mino Sayaka;Tsuchiya Jiro;Nakagawa Satoshi;Takai Ken;Sawabe Tomoo;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄
• 通讯作者: 土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄

Expression levels of denitrification genes change in response to nitrous oxide (N2O) in Nitrosophilus labii HRV44T, a thermophilic chemolithoautotroph isolated from a deep-sea hydrothermal vent.

Nitrosophilus labii HRV44T 是一种从深海热液喷口分离出来的嗜热化能自养生物，反硝化基因的表达水平响应一氧化二氮 (N2O) 的变化而变化。

• 发表时间: 2021
• 作者: Tsuchiya J.;Mino S.;Sawabe T.
• 通讯作者: Sawabe T.

時系列とランスクリプトーム解析による熱水孔由来好熱性細菌のN2O還元の分子メカニズム

基于时间序列和转录组分析的热液喷口嗜热细菌还原 N2O 的分子机制

• 发表时间: 2021
• 作者: 土屋地郎;美野さやか;澤辺智雄
• 通讯作者: 澤辺智雄

Nitrosophilus kaiyonis sp. nov., a hydrogen-, sulfur- and thiosulfate-oxidizing chemolithoautotroph within “Campylobacteria” isolated from a deep-sea hydrothermal vent in the Mid-Okinawa Trough

• DOI: 10.1007/s00203-022-03350-6
• 发表时间: 2022-12
• 期刊: Archives of Microbiology
• 影响因子: 2.8
• 作者: soichi Fukazawa;Sayaka Mino;Jiro Tsuchiya;S. Nakagawa;K. Takai;T. Sawabe