深海底熱水孔コスモポリタン微生物の環境適応性進化と分布形成過程の多角的解明

多层面阐释深海热液喷口大都会微生物环境适应性演化及分布形成过程

基本信息

批准号：
21K14913
负责人：
美野さやか
金额：
$ 2.91万
依托单位：
Hokkaido University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-04-01 至 2023-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

これまでの研究代表者らの多遺伝子座配列解析（MLSA）法を用いた研究から、熱水孔環境のコスモポリタン微生物であるSulfurimonas属細菌のうち沖縄トラフを由来源とする分離株は、系統学的に種内で2つのグループに分けられることが明らかとなった。しかし MLSAではゲノム全体の多様性はもとより、遺伝的多様性が表現型へ与える影響や、現在の分布様式の成立過程を理解するには程遠い。本研究の目的は、熱水孔コスモポリタン微生物の適応進化および分布形成過程を理解することにある。令和4年度は前年に引き続き沖縄トラフ由来Sulfurimonas属に属する代表分離株のゲノム解析を進め、ゲノムワイドな変異解析に必要な知見の収集を進めた。代表株13株の完全ゲノムを取得しゲノムに基づく系統解析により、13株は2つのクレード（Clade I とClade II）に分類された。このクレードは、MLSAで示されたものと概ね一致したが、先行研究でクレードに分類されなかった分離株の系統学的位置が明確になり，完全ゲノムを用いることでクレードの定義が可能となった。またClade IとClade II、近縁種Sulfurimonas autotrophicaの基準株間のANI値は、菌種判定の閾値95%未満を示した。このことから、両クレードおよびS. autotrophicaはいずれも別種であることが示され、同所的種分化を経ていることが明らかとなった。ゲノムサイズおよびGC含量の点でもわずかに異なり、Clade IIがより大きいゲノムサイズかつ高いGC含量を示した。Clade IIにユニークな遺伝子数はClade Iのそれよりも約1.7倍高く、ゲノムサイズの結果を支持した。本研究は研究代表者の海外渡航により中断しており、再開後、各クレードに特徴的な代謝経路の探索、代謝の鍵酵素の遺伝子配列解析などを進める予定である。

先前使用多焦点序列分析（MLSA）方法的研究人员表明，在水热孔隙环境中，硫酸属的分离株是源自冲绳槽中的一种世界性的微生物，是从冲绳槽中分离的，在该物种内分为两组。但是，MLSA不仅了解整个基因组的多样性，而且还不了解遗传多样性对表型的影响以及当前的分布方式形成过程。这项研究的目的是了解水热环保微生物的自适应进化和分布形成过程。在2022财政年度，与上一年一样，我们继续分析属于冲绳槽硫磺属的代表性分离株的基因组，并开始收集全基因组突变分析所需的知识。获得了13种代表性菌株的完整基因组，并基于基因组的系统发育分析表明，将13个菌株分为两个进化枝（进化枝I和克莱德II）。该进化枝通常与MLSA中所示的进化枝是一致的，但是在先前研究中未被归类为进化枝的分离株的系统发育位置变得清晰，并且使用完整的基因组使得定义进化枝成为可能。此外，进化枝I和进化枝II的参考菌株与相关物种自硫硫酸体之间的ANI值在确定该物种的阈值不到95％。这表明进化枝和链球菌都是不同的物种，表明它们经历了原位形成。在基因组大小和GC含量方面，它也略有不同，进化枝II显示了较大的基因组大小和更高的GC含量。进化枝II独有的基因数量比进化枝I的数量高约1.7倍，支持基因组大小的结果。由于研究人员的海外旅行，这项研究被暂停，恢复后，我们计划继续寻找每个进化枝的代谢途径特征，并分析关键代谢酶的基因序列。

项目成果

期刊论文数量（5）

专著数量（0）

科研奖励数量（0）

会议论文数量（0）

专利数量（0）

深海底熱水孔由来Campylobacteria綱細菌の窒素代謝制御：N2O還元時における遺伝子発現応答

深海热液喷口弯曲杆菌氮代谢的控制：N2O还原过程中的基因表达反应

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fukazawa So;Mino Sayaka;Tsuchiya Jiro;Nakagawa Satoshi;Takai Ken;Sawabe Tomoo;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄
通讯作者：
土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄

深海底熱水孔由来N2O還元細菌の脱窒制御機構の解明: RNA-Seqによるアプローチ

阐明深海热液喷口 N2O 还原细菌的反硝化控制机制：RNA-Seq 方法

DOI：
发表时间：
2022
期刊：
影响因子：
0
作者：
Fukazawa So;Mino Sayaka;Tsuchiya Jiro;Nakagawa Satoshi;Takai Ken;Sawabe Tomoo;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄;土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄
通讯作者：
土屋地郎，美野さやか，澤辺智雄

Expression levels of denitrification genes change in response to nitrous oxide (N2O) in Nitrosophilus labii HRV44T, a thermophilic chemolithoautotroph isolated from a deep-sea hydrothermal vent.

Nitrosophilus labii HRV44T 是一种从深海热液喷口分离出来的嗜热化能自养生物，反硝化基因的表达水平响应一氧化二氮 (N2O) 的变化而变化。