河口湖湖底堆積物中における未培養二トロスピラ門磁性細菌の培養に向けた培地検討

河口湖沉积物中未培养硝化螺旋磁杆菌培养基的研究

• 批准号: 21K05370
• 负责人: 下重 裕一
• 金额: $ 2.66万
• 依托单位: Toyo University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
• 财政年份: 2021
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2021-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-21K05370/
• 关键词: 磁性細菌; ニトロスピラ門; マグネトソーム; マグネタイト; 磁性ナノ粒子

令和4年度は、前年度に続き採取した湖底表層堆積物中における未培養ニトロスピラ門磁性細菌（以下、本菌と略す）の生育の有無を光学顕微鏡下で定期的に確認した。令和3年3月6日に湖底表層堆積物約500 mLと湖水約1,500 mLを2 Lプラスチック容器6本にそれぞれ採取し、室温（21-25℃）および暗所で約1年8カ月培養を行った結果、全サンプルにおいて本菌と形態的特徴が類似した磁性細菌の生育が確認できた。当該堆積物中から磁気的に濃縮させた磁性細菌の透過型電子顕微鏡観察を行った結果、菌体の細胞内に生合成された磁性ナノ粒子の形状、数および配置がニトロスピラ門に属する磁性細菌の特徴と一致した。また、16S rDNA配列に基づくアンプリコンシーケンスによる菌叢解析結果から、未培養ニトロスピラ門磁性細菌MWB-１株と最も近縁なOTUが検出できたことから、本菌がニトロスピラ門に属する磁性細菌であることを確認できた。しかしながら、本菌以外にもプロテオバクテリア門マグネトコッカス目に属する磁性細菌の存在も確認され、本菌とマグネトコッカス目磁性細菌の存在割合はそれぞれ2.1%および97.9%だった。本菌の存在割合が非常に低かったため、本年度実施予定だったRNA-seq解析等に必要な菌体収量が取得できなかった。そのため、次年度の研究計画だった各サンプルの堆積物中における本菌の深度別の菌数および溶存酸素濃度測定を実施し、本菌の生息環境の分析を行った。その結果、6サンプル中4サンプルの堆積物中の微好気-嫌気的環境（深度-0.5 cm）と嫌気的環境（深度-1.5から-2.5 cm）において他の深度よりも本菌が同時に多く検出された。本菌の堆積物中の生息分布は、ニトロスピラ門に属する磁性細菌の生態的特徴の一つである可能性が高いため、培養を行う上での重要な知見を得ることができた。

2020年度，继上一年之后，定期用光学显微镜确认收集的湖底表层沉积物中是否存在未培养的硝化螺旋磁细菌（以下简称本细菌）。 2021年3月6日收集约500mL湖底表面沉积物和约1,500mL湖水至6个2L塑料容器中，并在室温（21-25℃）和黑暗中培养约1年和8年。结果，我们在所有样品中确认了与该细菌具有相似形态特征的磁性细菌的生长。通过透射电子显微镜观察从沉积物中磁性浓缩的磁性细菌，发现细菌细胞内生物合成的磁性纳米粒子的形状、数量和排列与属于硝化螺菌门的磁性细菌的特征相匹配。的此外，从基于16S rDNA序列的扩增子测序的细菌菌群分析结果中，我们检测到与未培养的Nitrospira磁性菌株MWB-1关系最密切的OTU，表明该细菌属于Nitrospira I门。能够确认有。然而，除了该细菌之外，还确认了属于变形菌门和磁球菌目的磁性细菌的存在，并且该细菌和属于磁球菌目的磁性细菌的丰度比分别为2.1%和97.9%。由于该细菌的丰度极低，因此无法获得原定于今年进行的RNA-seq分析等所需的细菌产量。因此，作为明年研究计划的一部分，我们对每个样本的不同深度的细菌数量和沉积物中的溶解氧浓度进行了测量，并分析了这种细菌的栖息地。结果发现，6个样品中有4个沉积物中的微需氧-厌氧环境（深度-0.5 cm）和厌氧环境（深度-1.5至-2.5 cm）同时比其他深度更丰富检测到。这种细菌在沉积物中的栖息地分布很可能是属于硝化螺菌门的磁性细菌的生态特征之一，因此我们能够获得重要的培养知识。