ポピュレーションダイナミクスを利用した環境保全微生物の新規解析技術の創成

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自然環境や人工環境（環境保全バイオリアクターなど）において、微生物は環境保全のための物質循環の中核を担っている。古くから16S rRNA遺伝子に基づく系統解析によって、その環境にどのような微生物種で構成されているか研究されてきた。現在では、物質循環や処理メカニズム解明のための解析手法もこの方法が用いられているが、解析した多くのサンプルでは、未知微生物で構成されているため、その微生物の生理学的機能を推定することができない。したがって、現在ボトルネックとなっている物質循環や処理メカニズムの解明には、微生物の分子系統分類と生理学的機能をリンクさせて解析することが重要な課題の一つである。本研究では、環境中で物質循環を担う環境保全微生物の16S rRNA遺伝子と生理学的機能をリンクさせて解析する新しい技術の開発を行う。今年度は、系統分類マーカー遺伝子と機能マーカー遺伝子を1本の遺伝子上にタンデムに並べた人工核酸の開発を行った。人工核酸上に16S rRNA遺伝子をターゲットとするプライマー配列、機能遺伝子をターゲットとするプライマー配列を配置し、プライマー間の配列はspike-in配列を参考にランダムな配列で構成されるように設計した。開発した人工核酸と純粋菌株を用いて定量シークエンス解析を行い、解析精度をqPCRと比較した。その結果、16S rRNA遺伝子をターゲットとした領域の定量値は高い精度であったが、機能遺伝子では定量値に若干の差が見られた。