Microbial individual ecology based on cell isolation and observation

基于细胞分离和观察的微生物个体生态学

基本信息

批准号：
20K21455
负责人：
横川太一
金额：
$ 4.16万
依托单位：
Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2020
资助国家：
日本
起止时间：
2020-07-30 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-20K21455/
关键词：
細菌個体隔離技術細菌個体生態学微生物生態学

项目摘要

本課題では、「細菌個体の生理活性ダイナミクスが、群集レベルでの機能に波及する機構」を明らかにするために、「細菌群集の中の個体(1細胞)の形質」の測定方法の確立を目的に研究を進めている。細菌個体隔離技術として、超微小液滴作製デバイス[フェムトリッター・ドロップレット・アレイ(Femtoliter droplet array, FemDA)]を使用した。これは、1cm角の薄板ガラスに微細加工技術を用いて30fLの容器を100万個整列したものである。令和3年度に実施した実験の結果から、培養株の個体性状測定では、1)細菌密度、2) 各個体の細胞サイズ、各個体が細胞膜結合型酵素の有無が増殖サイクル上での異なるステージ（遅滞期、対数増殖期、定常期、死滅期）において、個体間の形質にばらつきが生じることが明らかになった。令和4年度では、この個体性状測定における測定パラメータの追加およびデータ取得における高効率化に取り組んだ。観測の結果、細胞個体から離れて、遊離した状態でも機能する酵素群（細胞外酵素）の存在と、増殖サイクル上での変動が顕著であることがあ確認できたので、これを今後の取得する際の測定パラメータとして追加する。またデータ取得に関しては、デバイス上の液滴および液滴内の細胞認識、細胞性状および細胞外酵素活性データ取得を行う画像解析技術の構築を行った。この画像技術の構築により、本研究課題である対象培養株あるいは対象環境微生物群集中個体の細胞性状測定を正確・迅速に行うことが期待できる。

在这个主题中，我们正在进行研究，目的是建立一种测量“细菌群落中个体（一个细胞））的方法，以阐明细菌个体的生物活性动力学在社区水平上传播到其功能的机制。作为一种细菌个体隔离技术，使用了一种超微小液滴制造装置[fematoliter液滴阵列，femda]。这是使用微生物技术在1cm正方形薄玻璃上排列的100万个30FL容器。 2021年进行的实验结果表明，在测量培养菌株的个体特性时，1）细菌密度，2）每个个体的细胞大小，以及每个个体是否具有膜结合的酶，在繁殖阶段的不同阶段之间的个体之间有变化的酶，延迟相位，差异阶段，延迟，死亡阶段，站立阶段，站点，站点，站点，站点，站点）。在2022年，我们致力于将测量参数添加到该单个属性测量中，并提高数据获取的效率。观察结果已经证实，即使与单个细胞分离并释放的酶基（细胞外酶）的存在，并且在增殖周期中的波动是显而易见的，因此我们将其作为未来采集的测量参数。关于数据采集，还构建了图像分析技术，以获取有关设备上液滴和液滴中细胞识别，细胞特性和细胞外酶活性的数据。通过构建这项成像技术，可以预期，目标环境微生物群落中目标培养物菌株的细胞特性将是本研究的主题，这将是准确，迅速的。