地球規模での炭素循環に関与する未知アーキアの解明－ゲノム情報を活用した分離培養－

阐明参与全球碳循环的未知古菌 - 使用基因组信息进行分离培养 -

• 批准号: 16J10845
• 负责人: 中原 望
• 金额: $ 2.11万
• 依托单位: Nagaoka University of Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2016
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2016-04-22 至 2019-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-16J10845/
• 关键词: 培養; DSAGアーキア; Chloroflexi門バクテリア; ゲノム解析; 海底堆積物; アーキア; 未培養微生物

本研究では、海底堆積物中に普遍的かつ優占的に生息することが知られている門レベルで未培養なアーキア群（Deep-Sea Archaeal group: DSAG）に属するアーキアの分離・培養に成功し、詳細な生理学的・遺伝子学的特徴を解明した。さらに、本DSAGアーキアの分離・培養を進めて行く過程において共存していた2種類の新目レベルで新規なChloroflexi門に属するバクテリアを分離し、それらの詳細な生理学的特徴を理解することができた。以下にその詳細について述べる。本研究で対象とした系統分類学上高次レベルで未培養であった微生物たちは、極めて遅い増殖速度 (倍加時間は20-30日程度)であり、その最大到達菌体密度 (10^5 cells/ml程度)も極めて低かった 。この特徴から、これらの微生物は細胞分裂にエネルギーを使用するよりも、可能な限り一つの細胞を存続させることを優先したエネルギー節約型のライフスタイルをとると考えられた。これは、海底堆積物環境のような極限環境で生き残るための生存戦略と考えられる。加えて、これら微生物のゲノム情報を得ることにも成功し、そのゲノム情報から詳細な代謝プロセスの解明を行った。ゲノム情報を活用することで集積ならびに分離操作を効率よく進めることができた。さらに、培養に成功した微生物は記載・命名に必要となる基本的な生理学的特徴の調査だけでなく先端的な種々の顕微鏡観察や安定同位体ラベルを利用した培養実験等を行う事で、ゲノム解析だけでは理解することができない新しい代謝機能を発見するに至った。以上、本研究により、これまで海底堆積物に優占しているにも関わらず、機能未知であった未培養微生物を培養することに成功し、「生きた微生物」を用いた実験を通じて、これらの微生物の代謝機能や物質循環における役割を解明した。

This study shows that the Deep-Sea Archaeal group, which is common in seafloor sediments, is the most common deep-sea archaeal group: DSAG) has successfully isolated and cultured the genus, and explained the characteristics of the physiology and genetics in detail.さらに、This DSAGアーキアのisolation and cultivation processにおいてcoexistenceしていた2 typesの新目レベルで新regulationなChloroflexi genus and genus, separation and understanding of physiology in detail. The following is a detailed description of the details. In this study, the system taxonomy of high-order uncultivated microorganisms such as であったたちは and extremely めて遅い growth rate (doubling time is about 20-30 days) and the maximum reached bacterial density of であり and その(Level of 10^5 cells/ml) It is very low.この特徴から、これらのMICRObiologicalはCell divisionにエネルギーを useするよりも、possibleなlimitり一つThe saving type of cells is the priority of saving the cells.これは, seabed sediment environment のような extreme environment で生き residual ためのsurvival strategy とtest えられる. Add えて, これらmicroorganismのゲノムinformationをgetることにもsuccessし,そのゲノムinformationからdetailsなmetabolismプロセスの解明を行った.ゲノムInformation をUtilize することでCollection ならびにSeparation operation をEfficiency よく Advance めることができた. It is necessary to record and name microorganisms that have been successfully cultivated and successfully cultured. Investigation of the characteristics of basic physiology and the pioneering microscopic observation and stabilization of Isotopic Rakuten's use of training and training, etc.'s actions and analysisではUnderstand することができない新しいmetabolic function を発见するに to った. Above, this study is based on the results of the study on the use of seabed sediments and the use of uncultured microorganisms with unknown functions. The success of とに, the use of いた実験を通じて, the metabolic function of これらのmicroorganisms, and the material circulation of におけるServant cutting した.

项目成果

Cultivation of microbial dark matters from marine sediments: novel bacteria affiliated with uncultured groups of the phylum Chloroflexi

海洋沉积物中微生物暗物质的培养：隶属于绿柔菌门未培养群体的新细菌

• 发表时间: 2017
• 作者: Nozomi Nakahara;Naoko Yoshida;Eiji Tasumi;Masaru Nobu;Masayuki Miyazaki;Yoshihiro Takaki;Sanae Sakai;Hedeyuki Tamaki;Takashi Yamaguchi;Ken Takai;Hiroyuki Imachi
• 通讯作者: Hiroyuki Imachi

Aggregatilinea lenta gen. nov., sp. nov., a slow-growing, facultatively anaerobic bacterium isolated from subseafloor sediment, and proposal of the new order Aggregatilineales ord. nov. within the class Anaerolineae of the phylum Chloroflexi

• DOI: 10.1099/ijsem.0.003291
• 发表时间: 2019-04-01
• 期刊: INTERNATIONAL JOURNAL OF SYSTEMATIC AND EVOLUTIONARY MICROBIOLOGY
• 影响因子: 2.8
• 作者: Nakahara, Nozomi;Nobu, Masaru K.;Imachi, Hiroyuki
• 通讯作者: Imachi, Hiroyuki

Cultivation of previously uncultured Chloroflexi, a bacterial dark matter in subseafloor biosphere

培养以前未培养的 Chloroflexi（海底生物圈中的一种细菌暗物质）

• 发表时间: 2016
• 作者: Nozomi Nakahara;Yoshihiro Takaki;Masaru Nobu;Hideyuki Tamaki;Takashi Yamaguchi;Ken Takai;Hiroyuki Imachi
• 通讯作者: Hiroyuki Imachi

國立臺灣大學 (National Taiwan University)(中国)

国立台湾大学（中国）

Cultivation of organohalide respiring bacteria and genetic identification of reductive dehalogenase gene in a novel Chloroflexi bacteria

有机卤化物呼吸菌的培养及新型Chloroflexi细菌还原脱卤酶基因的遗传鉴定

• 发表时间: 2017
• 作者: Nozomi Nakahara;Takashi Yamaguchi;Hiroyuki Imachi
• 通讯作者: Hiroyuki Imachi