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.06 (July, 2022)

⽬次

後期公募班 A01 班 の紹介

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ニュース・野尻 G と⼤熊 G の共同研究の成果が 2021 年 BBB 論⽂賞を受賞︕

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・⽇本細菌学会との連携シンポジウム「微⽣物群集の構造と動態の理解」を開催 11
・第 10〜16 回共⽣進化機構国際セミナーを共催

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イベント予告1

・若⼿研究者による発表会&交流会

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モデル圃場から

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後期公募班 A01 班 の紹介
⻘井 G

極⼩空間の制御で切り拓く分離培養⼿法の⾰新︓
難培養・未知微⽣物の獲得研究代表者

⻘井議輝（広島⼤学）

研究の概要
多くの微⽣物は培養困難であるにもかかわらず微⽣物を分離培養する⼿法は約 150 年
間⼤きな進展はない。特にコンセプトレベルでの新しい⼿法開発（新しい分離培養原理の導出）は極めて少ない。そこで本研究では、「極⼩空間を制御する」という新しいコンセプトに基づいた⾰新的な分離培養⼿法の開発を⽬的にしている。具体的には，１）
微⽣物の罠︓環境中に設置するだけで⾃動的に微⽣物を分離・培養するという全く新しい概念に基づく⼿法および、２）超⾼密度植菌培養法︓微⽣物間相互作⽤を促進することで⾮増殖状態の微⽣物の可培養化を実現する⼿法の開発を⾏う。本研究では、従来法に対する優位性（未培養微⽣物の獲得効率など）を評価しつつ、環境科学的に重要な未培養微⽣物の世界初の分離培養にも挑戦する。

興味あること：増殖を制御する微生物間相互作用のネットワーク解析、生きたまま特定の微生物（種または機能）を選択的かつ物理的に分離すること
保有技術など：ゲルマイクロドロップレットを用いた培養技術、新規分離培養技術
および難培養性微生物を分離培養するノウハウ 、 模擬複合系において特定の対象微生物の増殖を追跡する技術

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⼀⾊ G

微⽣物易培養化を⽬指した表現型不均⼀性の理解と制御研究代表者

⼀⾊理乃（早稲⽥⼤学）

研究の概要
難培養微⽣物を培養していると、常に同じ増殖速度をコントロールし続けることが難しい場合がある。本研究では、この原因は微⽣物が持つ表現型の多様性にあると考えた。
従来、単⼀菌種の微⽣物を培養すれば全ての細胞が均⼀な挙動を⽰すと考えられてきたが、近年、実際には細胞ごとに遺伝⼦発現は多様で、その結果表現型も不均⼀であることが明らかにされてきている。難培養微⽣物では、増殖速度が細胞ごとに多様であり、その結果、培養液を構成する細胞の性質が度々異なるためにコントロールが難しいのではないか。そこで、本研究ではアンモニア酸化細菌において、難培養性と表現型の不均⼀性が密接に関係することを評価し、さらに、表現型の不均⼀性のメカニズムの理解、また、不均⼀性の制御による微⽣物の易培養化を⽬指す。従来、集団の平均値をもとに考えられてきた微⽣物の性質や培養⼿法について表現型の不均⼀性の視点を導⼊し、新しい微⽣物の⽣態や機能の理解と応⽤に寄与したい。
興味あること：微生物が持つ個性（表現型の不均一性）と難培養性との関係、また、表現型の不均一性を利用した微生物の生存戦略（働かないアリの法則に似ています）に興味があります。
保有技術など：マイクロ流体デバイスを用いてシングルセルレベルで微生物の増殖挙動を追跡しています。主に硝化細菌を育てています。

3五島 G

ライブ顕微イメージングを通した海⽣真菌類の多様性と表現型可塑性の研究研究代表者

五島剛太（名古屋⼤学）

研究の概要
海には多様な真菌類（⽷状菌、酵⺟）が⽣息しているが、同じ微⽣物のバクテリアと⽐べても、⽣態系は全く掴めていないのが現状である。さらに最近、菅島臨海実験所の前の海で採集した海⽣酵⺟数種について、増殖表現型に可塑性があることを発⾒した。これまで実験室でプレート培養し記載されてきた成⻑や分裂の様式は、再検討が必要である。本研究では、海⽣真菌類の多様性の把握に加え、⾃然環境で海⽣真菌類は実際にどのような様式で増殖しているのかを明らかにすること、そして、表現型の可塑性の基盤となる分⼦機構の解明を⽬指す。具体的には、以下の 3 点が⽬標である。
1. 実験室で実際の環境をミミックした条件を作り、ポストコッホ⽣態系の中での成⻑、分裂様式を明らかにする。
2. 遺伝学解析を通じて表現型可塑性の分⼦基盤を明らかにする。
3. 調査の⼿が及びにくい海域や他の⽣物に寄⽣する真菌類を採集、同定し、多様性の理解を深めるとともに、表現型可塑性の⼀般性を調べる。
興味あること：黒色酵母の表現型の可塑性に加え、微生物と海藻の化学コミュニケーションにも興味があります。
保有技術など：分子細胞生物学的手法、特に遺伝子改変とライブセルイメージングを組み合わせるのが特技です。

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杉本 G

iBC 法を⽤いたポストコッホ微⽣物集団の活写研究代表者

杉本真也（東京慈恵会医科⼤学）

研究協⼒者

⽶本圭吾（東京慈恵会医科⼤学）

研究の概要
地球上の微⽣物の⼤部分は純粋培養が困難な難培養性の微⽣物であり、かつ、単細胞の状態ではなく、バイオフィルムのような集合体として存在する。バイオフィルムの形成メカニズムや⾼次機能を明らかにするためには、バイオフィルムの構造と、そこに含まれる成分（微⽣物細胞、細胞外核酸、多糖、タンパク質など）を⾼い空間分解能で可視化することが重要である。しかし、分厚いバイオフィルムは光の屈折や散乱によりレーザー光が深部まで到達しないため、従来の光学顕微鏡法では観察が困難である。そこで本研究では、独⾃に開発した瞬間バイオフィルム透明化（iBC, instant Biofilm Clearing）
法を⽤いて、試験管内および⽣体内において複数種の微⽣物が形成した複合バイオフィルムを観察し、任意の細胞の空間分布、細胞外マトリクス成分の局在、微⽣物間あるいは微⽣物-宿主間の相互作⽤などを明らかにする。
興味あること：細菌や真菌が作るバイオフィルムの構造と機能、それらを支える分子メカニズムに興味があります。将来的には、解き明かしたメカニズムをもとに、バイオフィルムの制御法を開発したいと考えています。ごく最近、カブトム
シの完全変態を目の当たりにして、生命の神秘に心を奪われています。
保有技術など：バイオフィルムの透明化技術、溶液中でも電子顕微鏡観察が可能な大気圧走査電子顕微鏡。AKTA や BIAcore T200 を使ったタンパク質の精製や分子間相互作用解析技術。

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⽵下 G

根圏合成コミュニティーにおけるマイクロバイオータ形成機構の解明
研究代表者 ⽵下典男（筑波⼤学）
研究協⼒者 寿崎拓哉（筑波⼤学）
研究協⼒者 ⽟⽊秀幸（産総研）
研究協⼒者 ⻄岡友樹（産総研）

研究の概要
本研究では、植物根圏に形成されるマイクロバイオータに着⽬する。ミヤコグサの根から単離した⽷状菌 1 株・細菌 160株を植物根に接種して再構成する合成コミュニテーを使⽤し、根圏マイクロバイオータにおける各微⽣物の役割や代謝的・空間的相互作⽤を明らかにすることを⽬的とする。植物(ミヤコグサ)に⽷状菌(Fusarium oxysporum 1 株)と細菌(45 属 160 株)を接種した根圏合成コミュニティーを形成する。植物を成⻑させた後、根圏 DNA を取得し 16S rRNA アン
プリコン解析により各細菌の割合を評価する。根圏合成コミュニテーのマイクロバイオータ形成における⽷状菌や各科・属の細菌の役割を理解するため、⽷状菌または各科・属の細菌を加えない合成コミュニテーを準備し、同様に根圏のアンプリコン解析を⾏う。全ての合成コミュニテーにおける植物の成⻑を測定し、アンプリコン解析の結果をもとに相関解析を⾏い、根圏マイクロバイオータが植物の⽣育に与える影響を評価する。
興味あること：菌糸ネットワークの物流システムと生態系での役割
保有技術など：イメージング、分子生物学、Fungal biology

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永井 G

アメーバをめぐるポストコッホ微⽣物⽣態学研究代表者

永井宏樹（岐⾩⼤学）

研究の概要
淡⽔環境中どこにでも⾒出すことができる単細胞原⽣⽣物アカントアメーバは、その内部にヒト病原菌レジオネラを始めとして多様な種の細菌を寄⽣・共⽣させることが知られていました。さらに、近年のアカントアメーバを宿主とする巨⼤ウイルスの発⾒は、アカントアメーバが寄⽣・共⽣微⽣物の進化の揺籃となったことを⽰唆しています。また、メタゲノム解析によりはじめて知られるようになった CPR 微⽣物群は、寄⽣・共⽣性と考えられています。本研究では、共⽣菌研究や巨⼤ウイルス研究において宿主として利⽤されているアカントアメーバをモデル宿主として利⽤し、アメーバ寄⽣・共⽣を基軸として環境中より新たな微⽣物を単離・同定することによりポストコッホ微⽣物の理解をすすめます。さらに、得られたポストコッホ微⽣物・アメーバ宿主間相互作⽤解析などから、ポストコッホ微⽣物⽣態系の⼀端を明らかにし、寄⽣・共⽣現象の分⼦基盤に迫ります。
興味あること：アメーバ共生新奇細菌・ウイルス探索を通じて、病原微生物進化のミッシング・リンクを解き明かす。
保有技術など：アメーバや培養細胞と寄生共生微生物の細胞生物学的解析・分子系
統解析など

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成澤 G

Mortierella 属菌の植物共⽣を制御する内⽣細菌の機能解明とその利⽤研究代表者

成澤才彦（茨城⼤学）

研究協⼒者

⽵下典男（筑波⼤学）

研究協⼒者

⾼島勇介（筑波⼤学）

研究の概要
本研究では、Mortierella 属菌を対象とし、内⽣細菌の働きを理解することで同菌類を作物⽣産へ利⽤することを⽬的とする。

当研究グループでは、菌類-内⽣細菌の相互作⽤解明の鍵となる分離・培養が困難であった内⽣細菌を複数獲得している。この内⽣細菌のゲノム情報からの分離・培養⼿法は、他の微⽣物培養にも適⽤可能である。さらに、
この Mortierella 属菌-内⽣細菌共⽣系は、植物への共⽣や腐⽣（病原性）にも関わっていることが⽰唆される。このメカニズム解明のために顕微イメージングを駆使して、内⽣細菌と Mortierella 属菌を操作する技術を開発する。また、内⽣細菌は、殆どが新種であり、その機能を解明し、さらにコレクション拡⼤により、多様性を拡⼤することにもつながる。以上より、⽷状菌として認識していた⽣物が、いわば⽷状菌と細菌の共⽣体であるという新たな⽣物共⽣系の存在を⽰す。

興味あること：微生物間の相互作用、特に植物への“共生”に関わる真核や原核微生物間のつながりに興味があります。
保有技術など：植物に共生するエンドファイトを含む菌類、さらにその菌類に内外生する細菌の菌株を持っています。

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前⽥ G

腸内マイクロバイオームの⼤規模継代培養による栄養共⽣関係の解明
研究代表者

前⽥智也（北海道⼤学）

研究協⼒者

古澤⼒（理化学研究所・東京⼤学）

研究の概要
⾃然界では、数百種類以上の微⽣物種が共存しており、実験室における純粋培養とは環境が⼤きくかけ離れている。異種が共存している環境では、代謝物の交換等の複雑な栄養共⽣関係が築かれており、このような関係は、マイクロバイオームの構成や機能を決定する重要な要素である。⼀⽅、環境や腸内に⽣息している微⽣物の中にはその⽣育に共⽣パートナーを必要とするものが多く、このような種は現在の培養技術では培養が困難である。マイクロバイオームをある環境において⼗分な期間継代培養すると、培養可能な微⽣物種と共に、そのような種を共⽣パートナーとして⽣育に必要とする種も⼀緒に増殖し、共⽣関係にある細菌ペアが濃縮されると考えられる。そこで本研究では、腸内マイクロバイオームの⼤規模継代培養実験を⾏うことで、腸内細菌間における栄養共⽣関係の解明と、未分離新種のリソース化を⽬指す。

興味あること：微生物の進化ダイナミクスに興味があり、最近は特に複数種が共存するような状態において、環境変化に対する適応進化に微生物相互作用がどのような影響を及ぼしているのかという事に注目しています。
保有技術など：ハイスループットな培養実験、実験室進化、 オミックス解析（ゲノム解析、トランスクリプトーム解析）9渡辺 G

植物クチクラ層を基盤とする植物-微⽣物共⽣のダイナミクスとメカニズム研究代表者

渡辺 ⼤輔（奈良先端科学技術⼤学院⼤学）

研究の概要
陸上植物の地上部は多様な脂質成分から構成される疎⽔性のクチクラ層に覆われている。クチクラ層は、微⽣物が利⽤可能な⽔分や栄養源に乏しい過酷な環境であるが、外界から植物に作⽤するための第⼀の標的でもある。代表者らは、ある種の植物常在菌がクチクラ層の主成分であるクチンを分解し、分解産物のω-ヒドロキシ脂肪酸を炭素源として⽣育できることを初めて⾒出した。このことから、陸上植物に普遍的なクチクラ層をエネルギー源とする微⽣物ダークマターが存在し、⾼度な共⽣関係を構築するという着想を得た。本研究課題では、[I] クチクラ層に常在する微⽣物ダークマターを発掘するためのポストコッホ技術を確⽴すると共に、[II] クチクラ層を介した植物-微⽣物間相互作⽤の分⼦メカニズムの実体を解明することを⽬的とする。陸上植物の地上部から地下部ならびに表層から体内に⾄る微⽣物ダークマターの⽣態と相互作⽤、その意義についての統合的な理解を⽬指す。
興味あること：食品の発酵に用いられる微生物たちがどこからどのようにやってきたのかを解明したいです。
保有技術など：発酵食品の製造や醸造に関する技術でしたらお任せください。新しいお酒を生み出しましょう。

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ニュース
① 野尻 G と⼤熊 G の共同研究の成果が 2021 年 BBB 論⽂賞を受賞︕
⽇本農芸化学会発⾏の英⽂誌 Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry (BBB) に掲載された A02-1 班 野尻 G と A02-4 班 ⼤熊 G の共同研究の成果が 2021 年 BBB 論⽂賞を受賞しました︕論⽂情報は以下の通りです。
タイトル: Oxygen concentration affects frequency and range of transconjugants for theincompatibility (Inc) P-1 and P-7 plasmids pBP136 and pCAR1
著者; Kentaro Ochi, Maho Tokuda, Kosuke Yanagiya, Chiho Suzuki-Minakuchi, Hideaki
Nojiri, Masahiro Yuki, Moriya Ohkuma, Kazuhide Kimbara, Masaki Shintani
掲載雑誌 Bioscience, Biotechnology, and Biochemistry, 85: 1005-1015, 2021
論⽂へのリンク先はこちら: https://doi.org/10.1093/bbb/zbaa118② ⽇本細菌学会との連携シンポ「微⽣物群集の構造と動態の理解」を開催
2022 年 3 ⽉ 17 ⽇に、⽇本農芸化学会 2022 年度⼤会に於いて、A02-1 班の新⾕ 政⼰准教授（静岡⼤学) オーガナイズによる⽇本細菌学会との連携シンポジウム「微⽣物群集の構造と動態の理解」が開催されました。講演者とタイトルは以下をご覧ください。詳細に関するリンク先はこちら: https://www.jsbba.or.jp/info/news/news_20220128_2.html

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ニュース（つづき）③ 第 10〜16 回共⽣進化機構国際セミナーを共催
ERATO 深津共⽣進化機構プロジェクトの第 10〜16 回共⽣進化機構国際セミナーを共催しました。Mahesh Desai 博⼠（Luxembourg Institute of Health）、Steve Perlman博⼠（University of Victoria）、Christian Kost 博⼠（University of Osnabrück）、Nancy
Moran 博⼠（University of Texas at Austin）、Hassan Salem 博⼠、（Max-Planck Institutefor Biology）Knut Drescher 博⼠（University of Basel）、Jillian Petersen 博⼠（Universityof Vienna）に講演いただきました。

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イベント予告① 若⼿研究者による発表会&交流会を開催予定
現在、本領域では、若⼿研究者育成の⽬的で研究発表会&交流会をオンサイトで開催したいと考えております。新型コロナウイルス感染症の状況を注視しつつ、8 ⽉下旬〜9 ⽉中旬の開催で準備しており、詳細が決まり次第、領域のウェブページ（https://postkoch.jp/）でご案内いたします。

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モデル圃場から2022 年 5 ⽉に公募班の杉原先⽣（農⼯⼤）[写真左]、また 7 ⽉には公募班の成澤先⽣（茨城⼤）[写真右] のそれぞれの研究チームがモデル圃場にてサンプリングを実施しました。ここからどんなポストコッホ微⽣物が⾒つかるのか︖
今からとても楽しみです︕

そして現在、圃場ではラッカセイを栽培中です︕試験区ごとでその⽣育に差が出ています（写真左は無リン酸区、右は三要素＋堆肥施肥区）。
植物の⽣育と施肥条件、微⽣物の関係も重要な研究テーマです 🔍14

【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.06
発⾏︓2022 年 7 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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