2019-2023 年度 ⽂部科学省 科学研究費補助⾦ 新学術領域研究

NEWS LETTER
No.04 (June, 2021)

⽬次

公募研究 A02 班の紹介

2

ニュース・第 4 回若⼿異分野交流会「⾼密度培養デバイスの現状とこれから」を開催

8

・第 15 回⽇本ゲノム微⽣物学会年会に広告

8・モデル圃場でのサンプリングに関する情報交換会を開催

8・⽇本農芸化学会 2021 年度⼤会シンポジウムを開催

9

・第 3 回共⽣進化機構国際セミナーを共催

9

イベント予告1・シンポジウム&公募説明会「もっと知りたい︕ポストコッホ技術」

10

・シンポジウム「ポストコッホ型の⽣態を⾒る・知る」

11

・シンポジウム「ポストコッホ⽣態学が拓く Bioinformatics の新地平」

12モデル圃場から

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公募研究 A02 班の紹介
浦⼭ G

⽣態系構成因⼦としての”ウイルス”を独⾃技術で捉える研究代表者

浦⼭ 俊⼀（筑波⼤学）

研究協⼒者

宮下 脩平（東北⼤学）

研究の概要
本研究は継続した栽培・施肥管理が⾏われている研究圃場の⼟壌を対象とし、内包されている RNA ウイルスの多様性や動態の把握を⽬指す。⼀般に RNA ウイルスは病原体として認識されているが、多くの RNA ウイルスは⽣物に明確な病気を引き起こすことなく、宿主⽣物と共存している可能性が、近年の環境ウイルス研究の発展により明らかになった。本研究では微⽣物内に潜む、これまで⽣態系構成要素として解析されてこなかった RNA ウイルスの⽣態中での動態を把握することで、これら共存型 RNA ウイルスが有する実環境中での機能の理解に繋げたい。そのため、得られたデータを⽤いて宮下脩平博⼠（研究協⼒者）と数理モデルを構築し、⽣態レベルでのウイルス機能の推定や、圃場実験区のデータ解釈を進める。

興味あること：そこら中にいる、極悪ではないウイルス達の役割。
そういったものを評価しようとする、ヒトの営み。
保有技術など：極悪ではないウイ
ルスを保持している生物と、そのウイルスを保持していない生物のセット（主に糸状菌）を研究室として保有しています。対象試料中のRNA ウイルスのゲノム情報を一網打尽にする技術もあります。

2菅野 GRNA 調製技術の⾼度化が明らかとする植物体内の共⽣⽣態系の機能実態研究代表者

菅野 学（産業技術総合研究所）

研究の概要
植物体内や植物表⾯には未知・未培養微⽣物を含む膨⼤かつ多様なバクテリアが存在して、宿主植物の形質に影響を及ぼすことが知られる。これら共⽣微⽣物群の⽣態系機能を真に理解してその重要性を議論するためには、「微⽣物叢が発現する機能情報を如何に個々の構成微⽣物種のゲノム情報に紐づけるか」が重要となる。しかしながら、従来の植物試料からの RNA 解析では、宿主に由来する RNA が抽出 RNA の⼤半を占めるため、特に植物体内の微⽣物の遺伝⼦発現情報を網羅的に取得することは技術的に困難であった。そこで本公募研究では、宿主植物と共⽣バクテリアの RNA 構造の違いに着⽬した新しい RNA 調製法を試験適⽤し、植物試料由来の環境 RNA から微⽣物 mRNA を集積する新規技術の開発を⽬指す。本研究により、⾷料増産や農耕地の環境制御に貢献しうる"植物共⽣時の微⽣物群集ならでは" の隠れたポストコッホ機能情報が効率的に⾒出されるものと期待される。
興味あること：微生物群が植物との共生時に発現する機能をありのまま包括的に理解し、高機能な共生微生物群のデザインに活かす。
保有技術など：RNA 抽出・修飾・選別技術のノウハウ、植物共生微生物の研究手法全般（単離培養、生理生態機能解析、菌叢解析など）

3

本⽥ G

微⽣物間相互作⽤から解き明かす⼤腸菌ゲノムに残された機能未知遺伝⼦の⽣理的役割
研究代表者

本⽥ 孝祐（⼤阪⼤学）

研究の概要
⼤腸菌はこれまでに最もよく研究されてきた（であろう）微⽣物である。しかし、そのゲノム上にコードされた遺伝⼦のうちの約 30%については、いまだに明確な機能が明らかにされていない。本研究では、これらの遺伝⼦の機能解明が進んでいない原因のひとつが、純粋培養に⽴脚した従来型の研究⼿法にあるとの仮説に基づき、異種微⽣物との相互作⽤時に特徴的な発現変動を⽰す⼤腸菌遺伝⼦に焦点を当てる。乳酸菌などの異種微⽣物との共培養時に特異的に発現する⼤腸菌遺伝⼦を抽出し、各種オミクス解析と古典的⽣化学実験を併⽤することで、それらの機能を解明する。 ⼤腸菌は、有⽤タンパク質の発現宿主や代謝⼯学におけるシャーシ株などとしても汎⽤される微⽣物である。その機能未知遺伝⼦の役割を明らかにすることで、基礎⽣物学的知⾒を広げることはもちろん、合成⽣物学で利⽤可能な⽣体分⼦ツールを拡充することにも貢献する。

興味あること：微生物由来酵素の機能解明とその応用に興味をもっています。機能未知酵素の生理的役割の解明はもちろん、酵素の promiscuity によって発揮される非生理的な機能やその使い道を探しています。
保有技術など：代謝工学や培養工学などものづくりのための育種・培養技術を専門にしています。
解析など

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福永 G

逆イジングモデル法に基づく機能未知な微⽣物遺伝⼦の機能推定
研究代表者

福永 津嵩（東京⼤学）

研究協⼒者

尾崎 遼（筑波⼤学）

研究協⼒者

松本 拡⾼（⻑崎⼤学）

研究の概要
これまでに膨⼤な微⽣物ゲノムや環境メタゲノムがシーケンスされてきた⼀⽅で、それらゲノムデータに含まれる遺伝⼦の⼤多数は機能未知であり、その機能を理解するための情報科学的⼿法開発は喫緊の研究課題である。遺伝⼦は多くの場合他の遺伝⼦と協調して機能を発揮することから、サンプル間で共起する遺伝⼦は機能が類似していると考えられ、この考えに基づく機能推定⼿法は系統プロファイル法と呼ばれる。しかし既存の系統プロファイル法は、偽陽性や擬似相関を多く検出しやすいという問題点があった。本研究では、逆イジングモデル法と呼ばれるアルゴリズムを利⽤することで、系統プロファイル法による機能未知遺伝⼦の機能推定を⾼精度に⾏うソフトウェアの開発を⽬的とする。この⽅法ではサンプルを出⼒する⽣成モデルを考え、全ての遺伝⼦を同⼀の⽣成モデルの下で取り扱う事によって擬似相関や偽陽性を取り除く。

興味あること：ゲノム配列解析手法
や機能未知遺伝子の機能推定手法の開発に興味があります。
保有技術など：機械学習や確率モデ
ルに基づくソフトウェア開発技術

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増⽥ G

ロングリードメタゲノムによる植物共⽣微⽣物叢のポストコッホ解析研究代表者 増⽥ 幸⼦（理化学研究所）
研究協⼒者 ⽩須 賢（理化学研究所）
研究協⼒者 柴⽥ ありさ（理化学研究所）

研究の概要
植物と共⽣する微⽣物は宿主の⽣育に重要であるにも関わらず、その種類や機能の多くは未解明である。また、共⽣微⽣物の多くは、宿主存在下で集団を形成し叢として機能している。そのため、単⼀菌のみならず叢としての役割を理解する必要がある。本研究では、最先端技術であるロングリードシークエンサーを⽤いたメタゲノム解析を⾏い、植物共⽣微⽣物叢の全体像を明らかにする。ロングリードシークエンサーでのメタゲノム解析法を開発し、⻑らく不明であった植物共⽣微⽣物叢の種の構成、プラスミド群、および遺伝⼦群を明らかにする。
興味あること：植物共生微生物について、どのような微生物がいて何をしているのか、共生の分子機構など保有技術など：ゲノム抽出方法から解析まで、ロングリードシークエンサーを用いたゲノム・メタゲノム解析

6

繁森 G

複合⽣物系における微⽣物からの⽣物活性物質の探索と機能解明
研究代表者

繁森 英幸（筑波⼤学）

研究の概要
植物ー微⽣物間コミュニケーションを解明することは、持続可能な地球⽣命体を創成するのに重要である。とくに、植物は⼟壌の環境すなわちその環境に存在している微⽣物と共存している。したがって、植物の⽣育には根圏微⽣物が必須であるが、植物と根圏微⽣物の関係は未解明な点が多い。そこで、植物ー微⽣物間コミュニケーション物質を探索し、それらを⽤いて環境に優しい農薬の開発を⾏う。⼀⽅で、少⼦⾼齢化においては健康維持の鍵を握る機能性剤や⽣活習慣病予防薬の探索源としても天然⽣物資源を有効に活⽤することが重要である。このような⽣物活性物質の探索において、とくに未解明微⽣物は有⽤な探索源である。そこで本研究では、⽣活習慣病や⽼⼈病に関する多元的スクリーニング系を⽤いて未解明微⽣物から有⽤な⽣物活性を有する菌株を⾒出し、それらから⽣活習慣病や⽼⼈病の予防や治療の基礎研究に関与する新規⽣物活性物質の探索を⾏う。
興味あること：微生物間や微生物ー植物間におけるコミュニケーション物質の探索ならびに代謝産物の生物活性に興味があります。
保有技術など：カラムクロマトグラフィーを用いた微生物からの生物活性物質の分離精製技術。NMR や MS 等の機器分析を用いた生物活性物質の構造解析技術。

する細菌の菌株を持っています。

7ニュース
① 第 4 回若⼿異分野交流会を開催
2021 年 1 ⽉ 20 ⽇にオンラインによるライブ配信で第４回若⼿異分野交流会「⾼密度培養デバイスの現状とこれから」を開催しました。約 30 名の参加者が集まり、⾼密度培養デバイス（佐々デバイス）の紹介、利⽤⽅法、実⽤例など様々な内容に関して情報交換がなされました。
【当⽇のプログラム】
16:00 はじめに
16:05-16:30 佐々⽂洋 「⾼密度培養デバイスとは」
16:30-16:55 中井亮佑 「ポストコッホな佐々デバイスを微⽣物探索に使う」
16:55-18:00 フリーディスカッション および 沼館さん（A02-2 班）、芝﨑さん他（A01-6 班）による使⽤例報告② 第 15 回⽇本ゲノム微⽣物学会年会に広告
2021 年 3 ⽉ 4〜6 ⽇に開催された第 15 回⽇本
ゲノム微⽣物学会年会（オンライン開催）の要旨集に広告を出しました（右記）。また、会期中はポスターを展⽰しました。

③ モデル圃場でのサンプリングに関する情報交換会を開催
2021 年 3 ⽉ 11 ⽇、本領域のモデル圃場（筑波⼤学 T-PIRC の畑作施肥試験圃場）での今後のサンプリングに関する情報交換会がオンラインで開催されました。

8

ニュース（つづき）④ ⽇本農芸化学会 2021 年度⼤会シンポジウムを開催
2021 年 3 ⽉ 18〜21 ⽇に開催された本農芸化学会 2021 年度⼤会（オンライン）に於いてシンポジウム「新しい微⽣物培養技術の有効性を考える」を開催しました。本領域の計画班と公募班の先⽣⽅が講演しました。
佐々 ⽂洋（九州⼤）「超ハイスループットな微⽣物の単離を可能とするマイクロデバイス」
中井 亮佑・草⽥ 裕之・⽟⽊ 秀幸（産総研）「培養アプローチで迫る稀少微⽣物たちの実体」
⻘井 議輝（広島⼤）「分離培養⼿法の⾰新に向けて︓さみしがり屋だけど⼈込みは嫌い」
野⽥ 尚宏（産総研）「Water-in-oil ドロップレットを⽤いた
ハイスループット微⽣物培養技術の開発と応⽤」
岡本 章⽞（物材研、北海道⼤）「ハイスループット電極微⽣物培養は電気細菌の普遍性を⽰せるか︖」★当⽇のプログラムの詳細は以下リンク先よりご覧ください︓https://postkoch.jp/news/jsbba2021symp/⑤ 第 3 回共⽣進化機構国際セミナーを共催
2021 年 6 ⽉ 11 ⽇に、最⼩細胞や合成⽣物学の研究で世界をリードする⽶国クレイグ・ベンター
研究所の Prof. John Glass の講演会を共催しました（主催は ERATO 深津共⽣進化機構プロジェク
ト: https://www.jst.go.jp/erato/fukatsu/）。

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イベント予告① シンポジウム&公募説明会「もっと知りたい︕ポストコッホ技術」（農芸化学会で⾒逃した⽅のための追加公演）
2021 年 7 ⽉ 2 ⽇に、シンポジウム「もっと知りたい︕ポストコッホ技術」（農芸化学会で⾒逃した⽅のための追加公演）をオンライン開催します。シンポジウ
ムの終了後、本領域の公募説明会も開催いたします。プログラムなど詳細は以下をご覧ください。

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イベント予告（つづき）② シンポジウム「ポストコッホ型の⽣態を⾒る・知る」
2021 年 7 ⽉ 16 ⽇、極限環境⽣物学会シンポジウムと⽇本 Archaea 研究講演会の開催と併せて、シンポジウムを主催します。筑波⼤学 T-PIRC の畑作施肥
試験展⽰圃場の微⽣物を「ポストコッホ」が解き明かします。プログラムなど
詳細は以下をご覧ください。

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イベント予告（つづき）③ シンポジウム「ポストコッホ⽣態学が拓く Bioinformatics の新地平」
2021 年 9 ⽉ 29 ⽇、IIBMP2021（2021 年⽇本バイオインフォマティクス学会年会・第 10 回⽣命医薬情報学連合⼤会）にて企画セッションを共催します。
「ポストコッホ技術と情報学の融合」により⽣まれた研究成果を共有しながら、新たな技術的課題について議論し、今後を展望します。
★詳細については以下の URL をご覧ください︓
IIBMP2021: https://iibmp2021.hamadalab.com/
主催︓⽇本バイオインフォマティクス学会・⽇本オミックス学会
共催︓新学術領域研究「超地球⽣命体を解き明かすポストコッホ機能⽣態学」
座⻑︓松井求（東京⼤学）、福永津嵩（早稲⽥⼤学）
領域紹介︓⾼⾕直樹（筑波⼤学）
演者︓沼館美法（筑波⼤学）、菅野菜々⼦（関⻄学院⼤学）、増⽥幸⼦（理化学研究所）、松井求（東京⼤学）

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モデル圃場から2021 年 2 ⽉末の圃場の様⼦で、三要素区のコムギです（写真左）。その後、4 ⽉中旬の出穂期には（写真右）、本領域の先⽣⽅が⼟壌などのサンプリングを実施しました。ここからいったいどんな微⽣物たちが⾒つかるのか︖
今から楽しみです︕

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【事務局より】
若⼿異分野交流会、勉強会、講演などのリクエストがございましたら、事務局（office@postkoch.jp）まで、是⾮お知らせください︕︕

ポストコッホ⽣態 NEWS LETTER No.04
発⾏︓2021 年 6 ⽉
発⾏者︓新学術領域研究「超地球⽣命体を解き明かすポストコッホ機能⽣態学」（領域代表者 ⾼⾕ 直樹）
編集担当︓中井 亮佑（産総研）・⽟⽊ 秀幸（産総研）
領域ウェブページ︓https://postkoch.jp/
お問い合わせ先︓〒305-8572 茨城県つくば市天王台 1-1-1
筑波⼤学⽣命環境系 ⽣物農林 A 棟 A201-1「ポストコッホ⽣態」領域事務E-mail︓office@postkoch.jp

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