Microbial genome resource mining of Japanese agricultural soil

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本課題ではまず日本の農業土壌を採取し、微生物DNAを抽出し、メタゲノム解析することで有用遺伝子を収集する。次いで有用遺伝子の１つとしてフィチン酸を分解し土壌に蓄積したリンを植物が利用できるかたちに溶解するフィターゼに着目し、多様な微生物のフィターゼ遺伝子を活性評価する。さらに多様な微生物のフィターゼ遺伝子を生成モデルによって特徴抽出し、活性のある塩基配列を解析するとともに、低pHでの機能活性など特性が付加されたフィターゼ遺伝子を生成する計画である。土壌の採取とメタゲノム解析に関しては、トマト青枯れ病が発生した２圃場の土壌や有機農業の土壌から15検体、比較対象として里山土壌から3検体、新規につくられた圃場から9検体を採取した。そして微生物DNAを抽出し、シーケンシングを完了した。このシーケンシングデータをもとにMetagenome assembled genomeを構築するが、KBase（D. Chivian et al., Nature Protocols, 2022）を用いて現在実施中である。多様な微生物のフィターゼ遺伝子の活性評価に関しては、遺伝子の大規模テストを見据えて、遺伝子組換えと培養時間を省略できるハイスループット評価系である無細胞タンパク質合成系を用いる計画である。大腸菌BL21株由来の細胞抽出液を用いた無細胞タンパク質合成系を作製し、遺伝子発現することに成功した。生成モデルに関しては、遺伝子配列を試験的に学習させ、特徴抽出することに成功した。今後はより多くの遺伝子配列データを学習させる予定である。