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。

在这项研究中，我们成功地隔离了属于门水平的未经文化的古细菌群（DSAGS）的古细菌，已知这些群体普遍存在，并主要生活在海底沉积物中，并阐明了详细的生理和遗传特征。此外，在两个新的水平上分离了两个属于系统的系统发育细菌的新的上列出的细菌，使我们能够理解其详细的生理特征。详细信息如下说明。在这项研究中靶向的较高水平的较高水平的微生物的生长速率（大约20-30天）的较慢，最大细胞密度（约10^5个细胞/mL）也极低。该功能表明，这些微生物采用节能的生活方式，该生活方式优先考虑尽可能多地保留一个细胞，而不是将能量用于细胞分裂。这被认为是在海底沉积物环境等极端环境中生存的生存策略。此外，我们还成功地获得了这些微生物的基因组信息，并从基因组信息中阐明了详细的代谢过程。通过利用基因组信息，有效地进行了积累和分离操作。此外，通过研究写作和命名微生物所需的基本生理特征，我们还使用稳定的同位素标签进行了各种先进的显微镜观测和培养实验，并通过发现单独通过基因组分析来理解的新代谢功能。这项研究成功地培养了以前主导海床沉积物但尚未起作用的未培养的微生物，并且通过使用“活微生物”的实验，这些微生物在代谢功能和材料循环中的作用已得到阐明。

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

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

国立台湾大学（中国）

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

深海堆積物から分離したChlorolexi門バクテリアのユニークな生理代謝機能の解明

阐明从深海沉积物中分离出的 Chlorolexi 细菌的独特生理和代谢功能

• 发表时间: 2017
• 作者: 中原望;吉田奈央子;田角栄二;高木善弘;酒井早苗;宮崎征行;山口隆司;高井研;井町寛之
• 通讯作者: 井町寛之