群集形成に伴う生態系機能の発現:微生物マイクロコズム実験による保険仮説の検証

与群落形成相关的生态系统功能的表达：利用微生物微观世界实验验证保险假设

基本信息

批准号：
09J04688
负责人：
平尾聡秀
金额：
$ 1.54万
依托单位：
The University of Tokyo (2010)Hokkaido University (2009)
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2009
资助国家：
日本
起止时间：
2009 至 2010
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究では、細菌群集の多様性が生態系機能に及ぼす影響を解明することを目的としている。具体的には、統計モデル・実験を組み合わせて細菌群集の形成プロセスを解析し、次の3つの課題に取り組む。1.細菌群集の多様性に対する環境フィルターと分散制限の相対的重要性を解明する。2.細菌群集の系統構造に対する環境フィルターと分散制限の重要性を解明する。3.細菌群集の機能的多様性が生態系機能の安定性に及ぼす影響を解明する。第2年度は高山湖沼から採取された表層水の細菌群集を対象に、細菌群集の系統的多様性に影響を及ぼす要因の解明に取り組んだ。初めに、16S rRNA遺伝子を対象としたPCR-DGGEに基づいて塩基配列の決定を行い、細菌群集の系統的β多様性の地理的変動を解析した。その結果、系統的β多様性は湖沼間距離とともに増加することが明らかになった。このことから、地理的孤立(分散制限)の効果が進化的な時間スケールで細菌群集の形成に寄与していると考えられる。次に、貧栄養湖の表層水の細菌群集で優占するBetaproteobacteriaを対象に、湖沼ごとにクローンライブラリーを作成し、各湖沼のBetaproteobacteria群集の系統的近縁度を評価した。初年度の研究では、湖沼の生産性とともに群集の系統的近縁度が増加し、生産性に対する細菌の適応が群集形成に寄与することが示唆されている。そこで、系統的近縁度の増加を引き起こすメカニズムを解明するため、系統的距離と機能的類似性の関係(系統的保守性)を解析した。系統的保守性をもつ機能特性の特定に至っていないが、培養実験により精度の高い機能データを測定し、系統的保守性のある機能特性を明らかにする予定である。これらの研究成果から、進化的な時間スケールでは、環境フィルターだけでなく、分散制限が細菌群集の形成に寄与していることが明らかになった。この成果は、国際誌への投稿を準備中である。また、細菌群集の形成に寄与する機能特性を特定することにより,細菌群集のもつ生態系機能を明らかにできると期待される。今後、本研究を発展させ、細菌群集の機能的多様性が生態系機能の安定性に及ぼす影響の解明に取り組む予定である。

这项研究旨在阐明细菌群落多样性对生态系统功能的影响。具体而言，我们将通过结合统计模型和实验来分析细菌群落形成过程，并应对以下三个挑战。 1。揭示环境过滤器和分散限制对细菌社区多样性的相对重要性。 2。阐明环境过滤器和分散限制对细菌群落的系统发育结构的重要性。 3。阐明细菌群落对生态系统功能稳定性的功能多样性的影响。在第2财年，我们专注于从高山湖中收集的地表水中的细菌群落，并致力于阐明影响细菌群落系统多样性的因素。首先，基于针对16S rRNA基因的PCR-DGGE确定核苷酸序列，并分析了细菌群落系统β多样性的地理变化。结果表明，随着湖到季节的距离，系统的β多样性增加。这表明地理隔离（分散极限）的作用有助于在进化时间范围内形成细菌群落。接下来，为每个湖泊创建了克隆图书馆，以评估Betaproteobacteria群落的系统性亲密关系，该社区占主导地位，在营养不良湖泊的地表水域中占据了细菌群落。第一年的研究表明，社区的系统亲密关系随着湖泊生产率而增加，对生产力的细菌适应有助于社区形成。因此，为了阐明导致系统亲密关系增加的机制，我们分析了系统距离和功能相似性（系统可维护性）之间的关系。尽管尚未确定具有系统维护的功能特性，但计划通过培养实验测量高度准确的功能数据，以阐明具有系统维护的功能特征。这些发现表明，在进化的时间范围内，不仅环境过滤器，而且分散限制有助于细菌群落的形成。目前，这项成就正在准备提交国际杂志。此外，可以预期通过确定有助于细菌群落形成的功能特征，可以阐明细菌群落的生态功能。将来，我们计划开发这项研究，以阐明细菌群落对生态系统功能稳定性的功能多样性的影响。