Role of predator-prey interactions between magnetotactic bacteria and eukaryotic microorganisms on global iron cycle

趋磁细菌和真核微生物之间捕食者-猎物相互作用对全球铁循环的作用

基本信息

批准号：
21K19071
负责人：
田岡東
金额：
$ 3.83万
依托单位：
Kanazawa University
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for Challenging Research (Exploratory)
财政年份：
2021
资助国家：
日本
起止时间：
2021-07-09 至 2024-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

本研究の目的は、水圏生態系の鉄循環における磁性細菌の役割を評価し、磁性細菌の生態系への未知の貢献を検証することである。本年度は、磁性細菌が原生生物に捕食されることが環境中の微生物群集の細菌種構成に及ぼす影響を調べた。実験室内に、淡水池を模した微生物群集を含む水槽を作製した。その水槽に、磁性細菌Magnetospirillum magneticum AMB-1または大腸菌の菌体を添加した。その後、１ヶ月に渡って定期的に水槽の微生物群集を採集した。得られた試料からゲノムDNAを抽出し、真正細菌特異的プライマーを用いて、細菌群集の16SリボソームRNA遺伝子をコードするDNAを増幅し、変性剤濃度勾配ゲル電気泳動法を用いて細菌の種構成の変化を調べた。その結果、AMB-1および大腸菌のバンドは、添加後7日程で消失することから、添加した細菌が捕食されたことを確認した。興味深いことに、磁性細菌を添加した区画では、大腸菌を添加した区画と比べて微生物群集を構成する細菌種数が大きく増加することがわかった。この結果は、磁性細菌が原生生物に捕食されることが微生物群集の多様性に影響することを示唆している。現在、どのような細菌種が磁性細菌捕食の影響を受けたのかをDNAシーケンスを行って調べている。一方、磁性細菌のモデル生物であるAMB-1を原生生物のモデル生物であるT. pyriformisに実験的に捕食させた。その結果、AMB-1を捕食したT. pyriformis細胞内の鉄濃度が上昇するとともに、培養液中の可溶性鉄濃度が上昇することがわかった。AMB-1細胞に含まれる鉄の約4%が可溶性の状態の鉄として細胞外に放出された。この結果は、原生生物による磁性細菌捕食が、他の微生物に鉄資源を供給するという仮説を支持しており、論文発表した（Environ. Microbiol. Rep., 2023）。

这项研究的目的是评估磁细菌在水生生态系统的铁循环中的作用，并验证磁细菌对生态系统的未知贡献。今年，我们调查了捕食磁细菌对环境中微生物群落细菌物种组成的影响。在实验室中创建了模仿淡水池塘的微生物群落的水族馆。将水族馆添加到磁性细菌磁螺螺磁磁性AMB-1或大肠杆菌细胞中。之后，定期收集水族馆中的微生物群落一个月。从获得的样品中提取基因组DNA，并使用Eubacteria特异性引物将编码细菌群体的16S核糖体RNA基因的DNA放大，并使用非属性浓度梯度梯度凝胶电泳研究细菌物种组成的变化。结果，加入后的7天大约7天，AMB-1和大肠杆菌的带消失了，因此可以证实添加的细菌已被捕食。有趣的是，发现在添加了磁性细菌的隔室中，与添加了大肠杆菌的隔室相比，构成微生物群落的细菌数量显着增加。该结果表明，生物学家对磁性细菌的捕获会影响微生物群落的多样性。目前，我们正在检查通过DNA测序受磁细菌捕食影响的细菌种类的类型。同时，AMB-1是一种用于磁性细菌的模型生物，在生物学的模型生物T. pyriformis上进行了实验捕食。结果，发现对Amb-1捕食的吡菌菌细胞中的铁浓度增加，并且培养基中的可溶性铁浓度增加。在AMB-1细胞中，大约4％的铁在其可溶性状态下以铁的细胞外释放。该结果支持以下假设：生物学家的磁细菌捕食为其他微生物提供了铁资源，并发表了一篇论文（Environ。Microbiol。。Rep。，2023）。