ISSN 2186-9936

Mar. 2021

Journal of Japanese Society for Extremophiles





&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&



&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&#!%"$'&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& 





&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&  &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& &&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&&& Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19ìŬĈĉĀ£k&äéĵœĬ&ę%&G=NUC!Ô
:Ð Ų Ä:yµī
ğ: Ų
"%
 APR<1ûu7ĕĝÇê:&{Ţ!ô
69!1$ ı{n:à& 2n:à,$&ī åá|&W×%Ŗ5ē ę'ìŬĈĉĀ"ű¡! 6&£k1¡! 64Ô
À " 6&--!'
&£k' ý$$ - &!'$ 8 "¾Ş! 6c²µżg 2 ²µŽ&²k'ÙDTK>=SF
ÅëĎÍ&ºű!@UQ=Uũt"$5
²kım'Ç! "À ďļiÖq²351©$7'î$^Ã 6&!dÚ$ "! 67h~%²²k¦$5 6":Į!
Å6Ğĕĝũď÷büøĕĝũďðí ővťĕĝũďŝŧ ĵ` ß ę'¾Şå:

6ìŬĈĉĀ£k&ĺ

 !'E=?UFwm&]!ìŬĈĉĀ{
Ţ&ĕĝĽŘ6""
Ņ!'$ &e&£k!ìŬĈĉĀ&ĕĝďļ76}%ìŬĈĉĀ£kŨŦĐ$Ĉ!ÙĬ:Ì/9!'$7'ęc±Ŵń:à
6"41{6"À WÚ!&e£k%'6ìŬĈĉĀ£k%'$b&Äŀ:ĭ"ò&3 $Ġ3 6ìŬĈ&ĕĝ'$ 4Ŝ $"À "7'ļ&Ġ! 5
Ī²%ďļ6"
Ņ!1$ &!ľ&Ġ'§ōĂ  1¼61&©
$ " "!'$ "ĩ6

 ę'£ĉÞf:®­£Ŕ£ŝ&½ĉĀð
į£ĕĝ¥żZèWŭÓÏVçªÓÏŽ!Ś
·Þ¡ŠÁ&ŤVĖŻŠģĸ&ĕ
ĝ:ìŬĈĉĀ£k%'"$1)4e£k%
"$£l¼»ĿņrËĻ
đðí!­šÜ&[!½ĉĀ%36ţ¬İŸ&ĕĝ%Ò95&»´¯£&½ĉĀðį£ĕĝ¥żYæãĲ¤ÓÏŽ!Źµ¡Áĸ&ĕĝ:ũ¢&ų4ìŬĈĉĀ£k%Ŷ:z3 %$&!ę&£kó'Ź10 ²ěµ! 6&»ĘÉ£&L=@ĉĊ°£ĕĝ¥żŗĹÝ¹ÓÏVķŢĚÓÏŽ!źĸ:ċ ĀŐĉĊ&ĕĝ%Ò95ìŬĈĉĀĕĝ4Ű7źĸĕĝ%ìŬĈĉĀČéşĢ:p $#° õ²&3 % Ų2019 ²žâ35üøĕĝũďðí!#+5
ìŬĈ½ĉĀ&ĕĝ:ĺ
67!&ħ5&ģ ı{±Ŵń:à$#- &!Wµ'Ø8 "À& £k&ORHI'bĐaúā%
"sbĐ%ī
6ĕĝÇê:ďļ6
! 7(ŋ×:à
7(
!1
7!1£k%6&'£k!Ĵ$b"k Ň:6"8 ĕĝďļ: Őč¿Ġ ÞŪŒ4$7(jÆÞŪ%1Ōŋ:«ũĕĝ&Ň:
"À
2Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

	
 
	
 ○○
	
 
	
 

Science	 Nature
	
 
	
 

	
 
	
 

	
 
	
 20

	
 50

	
 

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

3

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

研究最前線	
 

	
 
	
 

東洋大学	
  理工学部	
  応用化学科	
  生命工学研究室	
  峯岸	
 宏明	
 
	
 
	
  当学会の初代会長である故掘越弘毅先生と宇佐塩を買いあさり、私の好塩性古細菌研究の最初の美論先生が主催する東洋大学工学部応用化学科

テーマである、好酸性好塩性古細菌の分離を行いま（現：理工学部応用化学科）生命工学研究室への配した。その当時の報告されていた Halobacteria 綱に属が私の極限環境微生物研究の事始めです。幸いな属する好塩性古細菌の酸性側における増殖限界 pH

ことに学部 4 年次から海洋科学技術センター（現：は pH 5.0 付近であり、これ以下で増殖可能なものは

国立研究開発法人海洋研究開発機構）で、研究生活報告されていませんでした。まずは手を動かす、成を始められることになりました。学部 4 年次では「穿功すれば理論は後からついてくる、その思いでひた

刺型スクリーニング法による地殻コアサンプルからすらスクリーニングをしたことを覚えています。理の窒素固定微生物の分離」、修士課程では「ポリガラ論を詰めて、研究を行う事は研究者として当たり前

クツロナーゼを分泌する出芽酵母の系統解析とそのです。しかし、私は何より自分の直感を信じるのが生化学的研究」、博士課程では「酵母菌の極限環境適

好きな性分ですので、好アルカリ性好塩性古細菌の応とその応用に関する研究」と一貫したテーマでは培地にはマグネシウムが入っていない、
中性では 20 g

なく、様々なテーマを経験できたことが、今の私に程度の硫酸マグネシウムが含まれている、それではとっては大きな財産となっています。

好酸性好塩性古細菌の分離にはもっと入れてみよう	  さて、学位取得後は何をやろうかと考えていた頃と、20%の塩化ナトリウムと 10%の塩化マグネシウに、亀倉正博先生と私の生涯の研究テーマの 1 つでムを含む pH 4.2 の培地を無理矢理作り、増殖 pH 範

ある好塩性古細菌に出会いました。とにかく、人が囲 pH 4.0-6.0、増殖最適 pH4.4-4.5 の新規好塩性古細やっていない事をやりたいというモチベーションだ

菌 Halarchaeum acidiphilum MH1-52-1 株の分離に至けで、デパートやインターネットを通じて市販天日

りました。

4	
 

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

	  新規の好塩性古細菌も分離でき、次のターゲット

た私は、2017 年に東洋大学理工学部応用化学科に准は酵素にしようと、当時の博士課程の学生と寒天分教授として着任いたしました。

解酵素アガラーゼの研究を始めました。さて元来、

	  掘越弘毅先生が作られ、宇佐美先生が引き継ぎ大全ての塩の由来は海です。アガラーゼの報告の多くきくした、この伝統ある生命工学研究室の学生は、は海洋性細菌ですから、塩に数多く存在する好塩性

現在で 29 期生になります。

古細菌もアガラーゼを持っているに違いないという直感を信じ、研究を始めました。ここでも直感があ	
  来年度は節目の 30 期です。博士課程 1 名、修士課

たり、発見したアガラーゼの反応最適温度は 70℃で、

程 8 名、学部 10 名の学生達と、好塩菌に関すること80℃で 60 分間の加熱処理後も活性が低下せず、95℃

は何でもやってやるというモチベーションで、新型における半減時間は約 60 分であり非常に耐熱性にコロナに負けず研究活動に邁進していきたいと思い

優れた酵素であることが分かりました。遺伝子配列ます。

を調べてみると、既知のアガラーゼとは事なり、非	  最後に、私の研究者としての基本を教えて下さっ

常に新規性が高い酵素であることも分かりました

た掘越弘毅先生、宇佐美論先生、阿部文快先生（青（今後の発表にご期待下さい）。

山学院大学）、好塩菌研究のきっかけを与えて下さり	  現在は好塩菌を”Polyextremophiles”として捉え、こました亀倉正博先生、研究者として首の皮一枚の所

れらの産業利用への可能性を探り、生命の限界を知を救って下さった高井研先生（JAMSTEC）、布浦拓

るためのツールとして様々な研究テーマにトライし郎先生（JAMSTEC）、いつも私のわがままを聞いてています。また、後輩学生のご実家である酒蔵と共一緒に研究を行ってくれた嶋根康弘先生

同で日本酒造りにも勤しんでいます。また、後輩学（JAMSTEC）、越後輝敦先生（トミーデジタルバイ

生のご実家である酒蔵と共同で日本酒造りにも勤し

オロジー株式会社）に、この場をお借りして御礼申んでいます。

し上げます。

	  1999 年に生命工学研究室の 8 期生として配属され

	
 

	
 
	
 

5	
 

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19, 6-15

MINI REVIEW

Tsuji M, Kudoh S, Uchida M and Hoshino T

Towards the industrial use of fungi living in the Arctic and Antarctic¿Ŧ'ÂŦ*Ɩĩ;ǢȺ,Ɨť³Ƙ?ƦĹ%ŊċČťȿƻąȥüş ƍǽ¾üČüƱ a)ĪîPR\rƫƶūŧ ãƷŦèƫƶį b)ǌÐƫƶõüȬõü ŦëƱüąŁ c)©ĮČťõü ČüȘ ƖÙƕðƱüƱ d)Ȅ ȰŐ a), Čǥ Ş b,c), «ƙ ȰĎ b,c), ōȡa)Department of Materials Chemistry, National Institute of Technology, Asahikawa College

b)
c)

d)

National Institute of Polar Research (NIPR)

Department of Polar Science, The Graduate University for Advanced Studies (SOKENDAI )d)Department of Life and Environmental Science, Faculty of Engineering, Hachinohe Institute of Technology

Corresponding author: Masaharu Tsuji, spindletuber@gmail.com
Phone & Fax: +81-166-55-8021
Received: Jan. 5, 2021/ Revised: Feb. 9, 2021/ Accepted: Feb. 22, 2021
ÂŦë*;ǢȺļǃ,ůÎ*õäÏÃòɁƒÑĤƯõüɂÇº,ǈ ãȎƕðǰƛ*8;'èƓ*-ǀ 870 Ƶ,Ɩ

ś? 2013 đ*îÖ;2&ǀ 50 đȧŎÚíè×

"ǢȺ-ǀ 61 Ƶ?Ä5;èƓȃ9ǢȺ,îÖ-)2012 đ2&*íè×ȃƍûç,9îÖ<&-ŋǦ*ŬôŨĨ*Ă@!Ɩƍ'Ľǰ<%;6)

<2&*¿Ŧë9-łƵÂŦë

9-ǀ 1000 Ƶ,ǢȺîÖ<%

ţȮ*-ğ*,ø2:!=

1)

,ļ

Ɯ&²5%ÂŦƋ*´ȑ}T}Çº%ArŉŖ,ÂŦèëǮƇȮ*8;ǢȺ,îÖ-1961 đ*ŤÞÃòɁ1924 đ
2005ɂ*8#%ƹ 3 ŬÂŦèëǮƇȮĻÊ}kz9ú,
'îÖ
Ö<

N

,ø2:! 28)1965 đ2&*ŎÚí

11, 28-30)

7¹

.@

ǓǧǀǠ

0ÿ

33 ÿ

0.0%

@Ģų

0ÿ

85 ÿ

0.0%

dƣƄĢų

12 ÿ

652 ÿ

1.8%

dĢų

4ÿ

229 ÿ

1.7%

Ǫ 1. 2012 đ2&,ŎÚíè×ȃ*;ǢȺǸŝ,ƏŻǢȺ 8 ƵĵúǢȺ 1 Ƶ?±Ȳè×ȃ9-ú,ªHVSGň

lzI,ļţȮ  Â Ŧ Á Ċ Ȇ  , Y } M Ċ  9 Sclerotium
antarcticum ?ĻÊɁǪ 1ɂ; 2)

 ÂŦë9,ǢȺ,îÖ-9 1897 đ1899 đ*%ÂŦë*ȒĜǢȺ,¸Ð-ÂŦ¨9îÖ<ǢȺ, 2%!#ÂŦŎÚíè×ȃ*;ǢȺ,ôŨĨǸŝ

ǢȺ 12 ƵĵúǢȺ 4 Ƶî,ğŉŖ,ÂŦǮƇ&-ƹ 48 &ĭ -ŎÚíè ;řE}KzĊ'řE}ŬÂŦèëǮƇȮ*ōȡƹ 51 ŬÂŦèëǮƇȮ

KzĊ9ǀ 60km Ȳ< RFzjRbRȵĉë*

6

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

â 1. ŎÚíè×ȃ*;ǢȺôŨĨ
A. ŎÚíè×ȃ,èâB. řE}KzĊ&,ǢȺ,ôŨĨC.RFzjRbRȵĉë*;ǢȺ,ôŨĨ%ǢȺ,ôŨĨǸŝ?Ǩ#  ,ǈśřE}Kz

ŸƋ&,ĬȤǚ'ŸƋ&ƂĨ,Ċ&- Vishniacozyma Ĉ7 Naganishia ĈCystobasidium ǄǙ«,ƆēǸƾ&)Ĉ)(,ǢȺ¥Ä%

13),*ĄRFzjRb

5ǢȺ*'#%ÂŦ7¿Ŧ,8)(,ǢȺ¥Ä%: 15)èë&-ǢȺ,ôŨĨ

8:ƖÙƂ¼?ǋĸ;'áȳ&

2Ƶ,ÂŦǮƇ,ĶƋ&,ŇƵ,ǢȺ?ŉŖ,ÂŦǮƇÎ²5%îÖ;'&)Ŧȫƕð&-Ɔ*8;ǄǙ«®ǈ7ȝǂƂĨ,)(*Ɂâ 1ɂ,ǢȺǸŝ,&ƺǔ9- Cystobasidium tubakii ' C. ongulense 'ǢȺ,ƖÙƂ¼-

óŶƆ7ŷƆ)(ǄǙóƕð,Ěȶ?Ë;,Rȵĉë&- Mrakia ĈCryptococcus ĈThelabolus ĈõƝ)#%;ȝǂȿŶƆpB`R,ŔȧɅđ,25)

<9,ƫƶ,Ĭś6 :2013 đ9

5%

;ŉŖ

;ŎÚíè×ȃ&-Đéő"ɅɄ~Œ?Ä

;§Ȉ,ȋ:ÂŦë9- 1000

2019 đ2&, 7 đȧ&ŎÚíè×ȃ9îÖ ǢȺ,ƵÂŦë,&6Ǝ*ƕð,Æ14)Ƶł- 16 Ƶ9 77 Ƶ'ǀ 4.8 ¢2&ñº ɁǪ 2ɂ

Ŧ9- 300 Ƶ?ǿ;ǢȺîÖ<%
ÂŦ*Ɩĩ%; 2)

;ǢȺ--40?à;Ŧȫƕð

&6ƖĴǚ¹?ĸ#%;<9,ǢȺªHVSGň

7¹

.@

ǓǧǀǠ

0ÿ

33 ÿ

0.0%

<'6Ƃ¼%

@Ģų

0ÿ

85 ÿ

0.0%

 &ƺȸǣǔ-ŎÚíè

dƣƄĢų

61 ÿ

652 ÿ

9.4%

9±Ȳ

dĢų

16 ÿ

229 ÿ

7.0%

-ś

õȭĨÂ

%ŸƋ,ƕð&Ʃ%
;,!=

;,!=




;řE}KzĊ

10ǞȓñűƆē,÷­Ǣ925ǞȓñűƆē,Ǖ­Ǣ2&ƎĢŨ) 16Ƶ,ǢȺ?ȕĴ-3&ìȼŸƋ*;Ĭ

Ǫ 2. 2019 đ2&,ŎÚíè×ȃ*;ǢȺǸŝ,ƏŻȤǚ?Ǹ0%3

B}HvlX)(,Ɔē,Ƿ

č?Ǔ;'-3- YPD ƃìè7o\^]H

7

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19;,ǈś¿Ŧ9- Gelidaterema psychrophila '-3&,ìȼǴȾ,ǈśǞȓñűƆē7Ɩǘȫ

Mrakia arctica Mrakia hoshinonis Vishniacozyma

Ɔē*Ȩ)¨%,Ƶ&-3&,ĬȤ?Ƭǵ

ellesmerensis , 4 Ƶ?ŇƵ,ǢȺ'%îÖ%

R^|Răöìè®9);'°Ř

ȫ,Ɔē&

13)ɁǪ 3ɂ ÂŦ*Ɩĩ%

Ⱥ--352&ØÕ?%;'îÖ 9)6'9ŸƋ&6Ʃ*Ƃ¼%: 21-24)¿ǎ 83 ē?ǿ;èƋ9±Ȳ;Ǣ

Ȥ&;'?Ō9*%;8! 13)

 ÂŦ7¿Ŧ*Ɩĩ%;¿ŦƫƶºȌk|QCJ^ɁArCSɂ,&Ɯő¿Ƹ,œĊ'ƪ9<%;F`Yȿǎē¿Ŧ*

SqAĊ&,ǢȺǸŝ6Ǩ#%; 21-24)

;ǢȺ--3&6ǄǙó

,ȿ±ú?±ǯǄǙ«*Ê:ȅ3ĬȤ&;' ƺǔ9-ńȘƱüƨ,¿ŦëƫƶĽȏk|QC
J^ɁArCSɂ',ğǉk|QCJ^&

'-$2:-3&6ƂĨ,;ȝǂ?ĸ#%:,ȝǂ?ǄǙó*±ż;ǚ¹?ĸ#%;'?Ʈ&ƺȸǣǔ-ŸƋ&,Ĭ

;Dz

Ȥǚ?Ǹ0

;<9,Ǹŝ,'ÑǢ?ƘŸƋ&,ȝǂ,!3 °C &,ĬȤǞȓñűƆē

ƖǘȫƆē

Cystobasidium lysinophilum

+

25 °C

30 °C

Cystobasidium ongulense

+

20 °C

30 °C

Cystobasidium tubakii+

15-17 °C

25 °C

Glaciozyma antarctica

+

10 °C

15 °C

Glaciozyma martinii

+

15 °C

17 °C

Goffeauzyma gilvescens

+

20 °C

25 °C

Holtermanniella wattica

+

15 °C

25 °C

Mrakia gelida

+

15 °C

20 °C

Naganishia adeliensis

+

25 °C

30 °C

Naganishia albidosimilis

+

25 °C

30 °C

Naganishia friedmannii

+

20 °C

25 °C

Phenoliferia glacialis

+

15 °C

17 °C

Tausonia pullulans

+

15 °C

25 °C

Udeniomyces puniceus

+

20 °C

25 °C

Vishniacozyma carnescens

+

20 °C

25 °C

Vishniacozyma victoriae

+

17 °C

25 °C

ƵÒ

Ǫ 3. řE}KzĊ9±Ȳ ǢȺ,ĬȤǚìȼýȾ-o\^]HR^|Răöìè?Ƙ
'?Ʈ

<94 Ƶ,ǢȺ¨%ÂŦ,ǢȺ'ÑŨ*-3&6Ĭ

;

%Ǩ#

8

+-ìȼȦø7 ŉ«*ŌƬ*ĬȤJournal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19±żǚ?Ǹ0,Ė?Ƙ

arctica ' M. hoshinonis 2Ǣóȝǂ,±żǚ,ǰƼ-Ŭ%Ǩ#ɁǢóȝǂ,±żǚɂ= (JyAW},Ƨĝ) / (M|a,Ƨĝ) Ǣó
ȝǂ±żǚ?ĸ#%}KzĊ9±Ȳ¿Ŧ9±Ȳ;'ǳ

puniceus F`Y,DzSqAĊ9±Ȳ
arctica ' M. hoshinonis  -3&6ȿïÐ-ȿÂŦ,řE?Ʈ

16 Ƶ,ǢȺ'F`Yȿǎē

3 Ƶ,ǢȺ*$ǢȺ,*-3&6ȿ±żǚ?ƮǢ-

%

ȝǂ±żǚ

)#

k|\AU,Ǝ*TzxU 'yeU&-¿Ŧ,DzSqAĊ9±Ȳ±żǴȾ,ǈś?Ǫ 4 '%2'5

yeU&

arctica ' M. hoshinonis ÂŦ,Ǣ8:ȿ

-ÂŦ,řE}KzĊ9±ȲHoltermanniellaƮwattica  Tausonia pullulans  Goffeauzyma gilvescens
F`Y,DzSqAĊ9±Ȳ

±Ȳïį



ƵÒ

;ǢȺ-ŸƋ&6ȝǂ?±ż;ǚ¹:,ȝǂ-ŸƋ&6ƂĨ;'9

LipaseCellulase

Protease

-3 °C

-3 °C

-3 °C

7¹

Cystobasidium lysinophilum

-

-

-

7¹

Cystobasidium ongulense

0.43±0.05

0.17±0.06-

7¹

Cystobasidium tubakii

0.19±0.07

0.13±0.01-

7¹

Glaciozyma antarctica

0.41±0.13

-

-

7¹

Glaciozyma martinii

-

-

-

7¹

Goffeauzyma gilvescens

2.50±0.20

-

-

7¹

Holtermanniella wattica

2.27±0.09

-

-

7¹

Mrakia gelida-

0.35±0.07-

7¹

Naganishia adeliensis

1.23±0.41-

0.40±0.12

7¹

Naganishia albidosimilis

0.84±0.16

-

-

7¹

Naganishia friedmannii--

1.11±0.08

7¹

Phenoliferia glacialis

-

-

-

7¹

Tausonia pullulans

2.60±0.33

1.88±0.21-

7¹

Udeniomyces puniceus-

2.92±0.37

0.86±0.35

7¹Vishniacozyma carnescens

0.56±0.31

0.49±0.22-

7¹Vishniacozyma victoriae

0.62±0.03-

0.49±0.18

3¹Vishniacozyma ellesmerensis

1.56±0.16

-

-

3¹

Mrakia arctica

6.15±0.68

5.34±0.78

0.75 ± 0.12

3¹

Mrakia hoshinonis

4.29±0.34

2.55±0.20

1.53±0.05

Ǫ 4. ÂŦ'¿Ŧ9±Ȳ ǢȺ,-3&,ȝǂ±żǚ--ŕţ°?ǪɁǢóȝǂ,±żǚɂ= (JyAW},Ƨĝ) / (M|a,Ƨĝ)

9

M.

±żǚ?

ɁǪ 4ɂ<9,ǈś9ÂŦ7¿Ŧ*Ɩĩ%

MrakiaM.

à,ȝǂ±żǴȾ&-ÂŦ'¿Ŧ

9±Ȳ%-3&,yeUTzxUk|\AU,ȝǂ*$Udeniomyces

ÂŦ,řE}KzĊ9±Ȳ

13)

ȝǂ,±żǚ&ł£ 2.0 8:õ

TzxU &-

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Ŧè,8)Ʌđ,õÁŸƋ,ƕð*%

ƝǝǒǑ|ǹ1 ƛƣ»!ƝŽÈÆŽƥƚÅŽÊÀŽ

<9,ǢȺ-œūƍ,±ǯǔ'%ȠǬ)ě¸?

'ëÆƣ(ƷĨƄ¥ÍǺƝäƷVŁƞƐƗǭǕǱř

ĵ#%ŇÆƣ'ëƷ 24 «ťĨƚƗžƖƣĐ´ŽSK-4 ¶Ʋ;'ƮÜ<ÑÈÎƝƤŽōuƣÑÈÎƞÃƩƜĜĘŨ:éƈċ 25ǸCƒƳƍƞƈýĸƏƴƗǹN 2Ǻ19ǺžÂŦƗǢȺ,Ɨť³Ƙ &-ÂŦƗǢȺ?Ɨť³Ƙ*Ó,Ê:Ǉ3?Ɇ$1(ǅź ƍƣÚƝƣĜĘ)İƷƚƗ SK-4 ¶ƈƛǰƺǔ9ǞǷǎƷĈīƐŽƖƣæƷĹƩƜƫƗƞƍƵŽğŔÑ

Úzƈ 60-65Ž65ƪƝÚzgiƈƂƲŽğŔÑ

1.  Ɔ &  Ǜ Ǘ ? ± ǯ Í ǚ ) Ǣ Ⱥ , ļ ǃ '  , pH Ƥ pH8-9 ƝŽpH3-10 ƣťƝgiƘƚƗžƏƱơȜȂĺŷ¯Ɣ/,ĥƘ

SK-4 ¶ƈƛǰǞǷǎƤƾǐǜǷǱ ƯǬǐǜǷǱƠƟź ĜĘƤÚƝ&OƒƳƍƞơ0ƅŽÚƝƤìƣ­¼ÞceRŽZ2ǩǄǛǉƼǫŽZ2šǹżǺƯ

åƣÑ1ĞƮƒƳžƍƣƍƞƇƱŽĜĘƤÚ

Z2ǩǵǁǵƠƟƣǼƣŠpƻƿǵeRƝƮgiƝìåơưƳ)İƈ¬ƮŬƐƃåŁƣ 1 ƛƝƂƳž

ƝƂƲǻC4-C18 ƪƝƣvxƃVŁƮ)İ>ěƞƃƄů

3Ôœ²ŖƣưƄƠřŇƈøƸƠSTƝƤŽ#®ƣÆuơgiƣŸƃǰǞǷǎƝƂƳƍƞƈ)ƇƚƗ 20)žƍ

Úƈċ 3ƪƝƒƳƍƞ 31)ƇƱŽĜĘƷ`şơDƴƱƣüā´ƤæĵĂ 5867954 ?ƀĜĘ)İě

ƬřŇÆƤìåơưƳÓ2'ëƈ5)ơ'ëƏƷ­ƒƳ7¹ídĢŚÁƆưƧƖƣ+î¥ÍƁƞƐƴƠƃƪƪŞ^ơ¡(ƏƴŽÔƠƟƣÈµƣ9MƞƠƚƜƆƲŽß¸ƨƣ~ŰƈƜõŢƏƴŽêRŽÄť¸ƈƍƣæĵĩƷ+îƐƏƴƜƃƳžƍƣKŲƷ

ƗÆ'ëǉǋǔǫƷJIƞƐƜĽ]ƐƜƃƳžƍƣJ

İÉƒƳƗƭŽăĖƱƤÚƝŸƃĜĘ)İěƞ

IƤ7¹íìåĞƷîƐƗP!Ɲ*ƭƜƣţěƷƛĢųƷčƒƳƍƞƞƐƗž7¹Ư3¹ƣǋƝƂƲŽǝǷǱǝǱĺsŽ§°ƣ`ŭqĊƇƱı 300 ¶ƷŃƅ

Žm$SơƆƋƳìÑÆƯt¸Æƣ'ëŽƏƱơªHVSƝƣÆ'ëƨƣ+îƮ>ěƞƳĢ¶Ʒ)ūƐŽƍƴƱƣĢ¶ơƛƃƜÚƝƣĜĕƅƜƃƳžƪƗŽSK-4 ¶ƈƛgiƣŸƃǰǞǷĘ)İěƷýĸƐƗƞƍƵŽ7¹ƣǋǀǱǣǋǛǋŮr

ǎĞơƮí¸+îƝƉƳŹ/ƷTƣĶ¢ƇƱ)ūƏƴƗdĢŚÁƣÿ Mrakia pƢƅƜƃƳƞĕ

ƅƜƃƳžĢƣƫƈŽÚƝƣĜĘ)İěƷƚƜƃƳƍƞƈ

2.  Ɔ  & D X c  z Ơ ȝ Í ǚ ) Â Ŧ Ɨ Ǣ Ⱥ ,) Ƈ ƚ Ɨ ž 7 ¹ í Mrakia p Ģ ƣ  Ɲ Ʈ Mrakia

ȚȺȟȍ/,ĥƘ

blollopis SK-4 ¶ƈ 4ƞ 10ƞƃƄÚƝ¬ƮĜĘ)İěƈŸƃƍƞƈ©ƱƇƞƠƚƗ 26ǺžƖƍƝŽjŪơ3ÔœƣřŇ¦ĴƝ+îƏƴƜƃƳÑ
ÈÎǹōuƣÑÈÎǺƞŽōuƣÑÈÎơ SK-4

ź ÂŦë&6Ǝ*ƕð,ÆõȭĨÂŦ&-

Mrakia ĈǢ-ǢȺ,¥ÄƵ&:,èë&ÝDXczƠȝÍǚ)ǢȺ&;Mrakia ĈǢ,

DXczƠȝ*$¶ƷØ0ƐƗÑÈÎǹSK-4 ¶ƲÑÈÎǺƷ 10 %-Ì- 1960 đ9ƪ

9<%:Ɔ&-ǠƢ)ȝųɁSaccharomyces
cerevisiaeɂ8:Ơȝ»Ƒȿ'îÖ6; 10)

BXyA,ÂŦǮƇȮȴ7Ÿ9±ȲMrakia ĈǢ?³Ƙgz?ȟȍ6&-DXczƊē 1'=

2%Ɂv/vɂ&ƠȝŮ

2:15&6DXczƊē 2%Ɂv/vɂ&ƠȝŮ2;'9Mrakia ĈǢ,* 2 %Ɂv/vɂ
,DXcz?ƖƗ'îÖ-)#

12)&ƺǔ9-ÂŦ, Mrakia ĈǢ9 2%(v/v)
,DXcz?ƖƗ;Š?ļǃ;íè×ȃ9±Ȳ

5ŎÚ

27 Š, Mrakia ĈǢ*$DXczƖƗǚ?Ǹ0%,ǈś27 Š 8 Š

 2%(v/v),DXcz?ƖƗ;'&;'DXcz,ƖƗǚ*-ǢŠȧ&):č
â 2. ÂŦƗ Mrakia blollopis SK-4 Š*8;t]zȜȂĺŷ¯ƔǴȾ,ǈś

;'±#18)

M. blollopis &- 6%(v/v)

,DXcz?ƖƗ; SK-4 Š',ȆǏ)
Š '  ǀ 2%(v/v) ƴ ē , D X c  z ? Ɩ Ɨ  ;10Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

TKG1-2 Š',ȆǏ)Š, 2 ǒ*±<;8!ƴƪƝôĬƏƴƜƃƳ7¹íĢųƣƝƮ¬ƮŸƃƾ, 2 $,ǒ-DXczǕĨõƝ):ǐǜǷǱôŚěƷƚƜƃƳžSK-4 ¶ƤŽŞ^Ɲƣ

SK-4 Š*Ǫ<;DXczƖƗǚȿǢŠîƷ-ƞƐƗĆ8ƠgĶŷƷĨƚƜƆƲŽǅǜǫ

&-Ƀìè,DXczƊē 8%&6ñűÍİ³ƯĻİ³ƝƮŽƍƴƪƝơÂČƣìíƤýĸƏ

ǚ&,*ĄTKG1-2 Š?Ǫ';DXƴƜƃƠƃžƖƍƝăĖƱƤŽSK-4 ¶Ʒ+îƐƗ§°ǢŠ&-4%,DXczƊēŗƣŜŏơŗųē@üāƣ6/ƷƜƐƗžô

SK-4 Š' TKG1-2 Š?

Ś±ĄƤ Tsuji et al. (2019)ơķƐƊĳņƏƴƜƃƳƣ

#czƖƗǚ2&ñű&)#'=SK-4

ƝŽƖƙƱƷƎĮƃƗƘƉƗƃ 17)žSK-4 ¶8çŽ15ƣŠ--3&ìȼ;'ĬȤȌē-Ǎ7*);

Úz±ƝôŚƷĨƚƗƞƍƵŽôŚŤbƇƱ 1 őťƈőǆƢ*- 10&ìȼŏ'ÑǄǙł2&ñďŒƐƜƮƾǐǜǷǱàzƈċ 2%(v/v)ƷŃƅƳƍƞƤ

ňTKG1-2 Š--3&ìȼ;' 10ƠƇƚƗžſƤƍƣôŚƈ¾ƪƳêļƷ9¢ćƈĉ

10'-3&,ĬȤǚ?Ŵȁ%3

ű

&ìȼ

2ƏƴƳƍƞơưƲŽƮƵƫơǄǱǆǷǋƈĤĀƒƳƍ

ŏ,Á±,ǄǙł2&ñű&ǢȺ*'#ƞƝłƍƳÕŌQǋǖǲǋƈ9MƞĕƅƗžƖƍƝŽſRǖǲǋƝƂƳƍƞƇƱŽ7¹í M.

ƤŽƮƵƫơĤĀƒƳǄǱǆǷǋƷÖĿƒƳƗƭ

blollopis ƝƤƾǐǜǷǱìíěƈŸƃĢ¶ƤƾǐǜǷ

SK-4 ¶ƞÙŗŚÁ K701 ¶ƞƣUŵƷĶƫƳƍƞơƐ

ǱėěƈŸƃŽƛƪƲǋǖǲǋėƈŸƃ¶Ƥƾǐ

ƗžºſƠôŚ±Ʒ·ĲƐƗĐ´ŽSK-4 ¶ƈ 40%ŽǜǷǱôŚěƈŸƊŽÚƝƣţơƴƜƃƳƞƃƄ

K701 ¶ƈ 60%ƣ.@ǹ40%SK-4 ¶Ø0±ǺƝôŚƏ

)#ǄǙ«,ƆēǸŃ&)%ŸƋ-Ęƍƞƈ©ƱƇƞƠƚƗ

18)

žź

ƔƳƞ¬ƮĠaƠĐ´ƈƱƴƗž§°ŗzƤÙŗŚ

ź 7¹íĢų Mrakia pĢƷ+îƐƗŗųƣŜŏƤŽÁƣƫƣY@Žċ 9.7Ž40Ǹ SK-4 ¶Ø0±ƝƤċŊƣƻǐǰƹƣ7¹įÛũƈŭƯÇƇƱ)ūƐƗ

11.9 ƞƠƚƗžśzƤÙŗŚÁƣƫƣY@Žċ 3.5ŽMrakia pĢƇƱǠǷǱƷŜŏƐƗƞƃƄXFƈ*ƭƜ

40Ǹ SK-4 ¶Ø0±ƣY@Žċ 3.4 ƝƂƚƗžƪƗŽ

ƘƞƶƴƳ 22)žƍƣƻǐǰƹƣ7¹įÛũƈ)ūƐƗ

§°ŗƣǢǱǷǔƺǷƠŶƲƣ)ƝƂƳŘśƻǏƹǪ

Mrakia pĢƣ 2%(v/v)ƣƾǐǜǷǱƐƇìíƝƉ

ǱƞǀǤǳǵśƹǪǱƣàzƤ 40%SK-4 ¶Ø0±ƝƠƃƞƃƄæƷŋơÑƇƐŽƻǐǰƹƣüāǄǱǷǤƶ Ɠ Ƈ ơ [ 0 Ɛ Ɨ ǹ N 3 Ǻ 17) ž ƍ ƴ Ʊ ƣ Đ ´ Ƈ Ʊ ŽƤŽƹǱǆǷǱǠǷǱƣīŏơ+îƷ·ĲƐƜƃƳ

40%SK-4 ¶Ø0±ƝŜŏƐƗ§°ŗƤŽÙŗŚÁ

3ǺžƪƗŽPƝīŏƏƴƜƃƳǯǌǥǰǷǴƻǵƝŽô

K701 ¶8çƝŜŏƐƗ§°ŗưƲġwǢǱǷǔƺǷƠ

ŚƣƮƵƫơDƪƴƜƃƳĢųƣċ 80%ƈ Mrakia pŶƲƣƒƳ§°ŗơƠƳƍƞƈ©ƱƇƞƠƚƗžăűģ

5)ĢƘƚƗƞƃƄXFƮƂƳ ž

ĖƤ7¹íĢų8çƝƣ§°ŗƣŜŏƷùƐŽź ăĖƱƈ7¹ƇƱ)ūƐƗ M. blollopis SK-4 ¶ƤŽ¬`Ɲċ 6 %ǹv/vǺƣƾǐǜǷǱƷìíƒƳ

16)ŽţŎzƈ¨ƊŽôŚěƈŸƃ7¹íĢųƣęÿ

ƍƞƇƱŽƍ

ƷĨƚƜĨƊ

iƝƂƳž

â 3. ŉŖȚ,ȽŶĬ±±Ś,ǈś
A. țȞBVAqzB. Fk|}ȞDZzƅȚȝų- K701 Š40%SK-4 Š- 60% K701 Š40% Mrakia blollopis SK-4 Š?<<ƘŉŖȚ?ȟȍ 40%SK-4 Š,ŗ&ȟȍ ŉŖȚ,ňǡďȽŶĬ±,ƊēÓ% ;

11

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

ź ƍƴƪƝ Mrakia pĢƤŴďŷƈƠƃĢųƝƂƲŽǟǖ

ƣı 9 ¶ơƛƃƜ-3ƝæïöơĎĚ^ơ)ÌƏƴƳ

ƝƣgĶŷƈ¯j¦ƞƃƄĕƅƈÒƝƂƚƗƗ

½ĻíåƷ LC-MS Ɲİ³ƷĨƚƗžƖƣĐ´ƷƭŽƍƣĢƷ+îƐƜŜŏƐƗŗųƷJI2ƐŽÒōƏ

Ī 5 ƞƐƜþƒžƍƴƱƣåŁƤ LC-MS Ɲ·(ƏƴŽƔƳơƤƀŴďŷƞgƁƞƃƄǼƛƣ`ƉƠ\ƈƂƚAiƏƴƗ2@åBƷþƐƜƃƳžƪƗ7¹íĢųƈƗžƐƇƐŽjŪơƤPƣǯǌǥǰǷǴƻǵơ Mrakia)ÌƐƗåŁƈĪơĳņƐƗîƷƚƜƃƳƇƤŽ

pĢƈƶƴƜƃƳƍƞƯ§°ƣãÐÜƝÆƌƏƴý ĸ Ɛ Ɯ ƃ Ơ ƃ ƣ Ɲ Ǝ Ï  ƃ Ɨ Ƙ Ɖ Ɨ ƃ ž Tausonia

4ǺƗǋǌǂƇƱƮ Mrakia pĢƈ·(ƏƴƜƃƳ ŽƏƱơ$%ǮǷǄǱǖƇƱƮƍƣĢƈ·(ƏƴƳ7)

pullulans ƤŻ=lŕ£îƈƂƲèñËóĥƣ

ƠƟŽǟǖƤ

9¢ƝƂƳƹǍǤǖǳǷǱŽĝòîƣƂƳƾǨǑǳ

Mrakia pĢƣŴďŷƈ÷âƝƤƠƃžƗƘŽăűģĖ

ǵ D Ʒ-3Ƥ§°ơƆƃƜůĒöƠĢųƷîƐƗŗųƷÒ

ǐǪǵƤ Mrakia blollopisŽ Cystobasidium ongulense ƈōƏƔƳơƤŽƃƪƘ`ƉƠ\ƈƂƳƞƑƜƃƳžƐƇ

íìƐƗžC. ongulense ƤAƑƊĝòîƈƂƳƞû

ƐŽ7¹íĢųƷ+îƐƗŗųƣŜŏƤŽƖƣ\ƷƲƱƴƜƃƳǔǁǢǷǱƮíìƐƜƃƗžM. blollopis ƤÇńƅƳƘƋƣŹ/ƯǳǩǵƈƂƳƞĕƅƜƃƳž7¹íáƝºſƠ

ĢųƷ+îƐƗŗųƷƲŽÒōƏƔƗƃƞĕƅƜƃƳ

öƠƮƣƤŽĜĘƣ<ŉƫ,îƈƂƳƾǧǊƹǪǵŽ

ƝíìƐƜƃƗžĝòîƣƂƳƹǱǖǲ

½ĻíåƷíìƐƜƆƲŽƖƣĪƾǐǜǷǱE;ŦkîƣƂƳǀǬǰƹǇǨǙǵ B2ŽŋƤŽƕƦăűģĖƪƝƎŐđƃƗƘƉƗƃž
3.

Ņ"ŚČŦkîƈƂƲǚǃǲƿǉǗĊƼƻǱǋĥƣ

ź 7¹ƣÔyW Āå ƇƱ) ū Əƴ Ɨ Mrakia frigida

9¢ƝƂƳǈǱǉǐǠǵŽŧħQîƈƂƲŸħQ

2E00797 ¶ Ƥ Ž ǀ Ǚ ð 9  Ś Á Metschnikowia

ĥƞƐƜ+îƏƴƜƃƳǡǘǉǊǱŽÅą}îƈbicuspidata ơnƐƜǂǯǷǖǂǉǵǹƂƳÿƣŚÁƈĢ

ƂƲLĥƞƐƜ+îƏƴƜƃƳǡǱǣǔǳǷǱŽHIV^ơ)ÌƐŽ

ƣŚÁƣìęƷŦkƒƳåŁƣƍƞǺ

µŦ¾îƈƂƳǦǱǐǖǷǱ AŽǟǋǐǪǵĥƞƐ

ƷƚƜƃƳ 7)žƪƗ7¹ƣĢųơƤúĢÑŽǩƜ+îƏƴƜƃƳǬǐǢƽǙǲǵŽ¿ĢîƣƂƳǬǐǯ

8)ǯǰƹÑŽ¿ĔĦÑƠƟƷþƒƮƣƈƃƳ ƍƞƇƱŽ

ǂǉǱƠƟƣåŁƷÇáƝíìƐƜƃƗ 20ǺžƐƇƐŽ

7¹íĢųƤŽ×ÔƯfhƠƟơìƐƜƃƳìåăĖƱƈƞƧ¤ƗƠìåŀÝƞƐƜ®ƏƴƜƃƳžƐƇƐŽ

1 ¶ƂƗƲċ 1200-2600 ƣåŁƷ LC-MS Ɲ·(ƐƗƈŽ§°P!ƝƤ7¹íĢųƈƛ

½Ļíåƣč

Ɩƣ 9 .ƈ¯ûƣåŁƝƂƲŽAiƝƉƗåŁƣ

ƷĨƚƗüāƈoƠƇƚƗƍƞƇƱŽăĖƱƤ7¹ª_ƊƤ4ĥI9¢ƞƐƜûƱƴƜƃƳåƝƂƚƗžƍƣH V S G ň Ƈ Ʊ ) ū Ɛ Ɨ Mrakia blollopis 6 ¶ ŽƍƞƇƱŽCystobasidium ongulense 2 ¶ŽTausonia pullulans1 ¶ĭ4ĥIǶ{ŴI9¢čƣìåŀÝƞƐƜľŝ

½ĻíåƷ)³ƐƗ7¹íĢųƣ 9 ¶ƤƭƜ7¹íĢųƈƛ

½ĻíåƤ¤C18 H28 N2 O4

Tausonia pullulans

C9 H18 N6

Mrakia blollopis
Cystobasidium ongulese

D
B2

A

5.

C19 H17 N3 O

Mrakia blollopis

C27 H41 N O5 S

Tausonia pullulans

C58 H90 O26

Mrakia blollopis

C9 H13 N3 O3Mrakia blollopis

C8 H9 F N2 O3Cystobasidium ongulese

C13 H19 N5

Mrakia blollopis

C12 H20 N2 O3Mrakia blollopis

C42 H58 O4

HIV

Mrakia blollopis

C15 H20 N2 S

Mrakia blollopis

C15 H21 N O4

Mrakia blollopis-3

12

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

ƠeRƝƂƳƍƞƈ)ƇƚƗž

β
β
2

77
1/4
77
ArCS
JCM

(NITE)
5

ArCS

NBRC
8

20
1)

Boomer, E., and Rousseau, M. 1900. Notepréliminaire sur les champignons recueillis parl’Expedition Antarctique Belge. Bull. Acad. R.
Sci. Belgiq. Clas. Sci. 8: 640–646.

2)

Bridge,P.D.,

Non-lichenizedandSpooner,

Antarctic

B.M.

fungi:

2012.

transient

visitors or members of a cryptic ecosystem?

13

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

10)

Fungal Ecol. 5: 381	
 394.
3)

De Francesco, G., Sannino, C.. Sileoni, V.,

Psychrophilic Yeasts from the Polar Regions

Marconi, O., Filippucci, S., Tasselli, G., andCan. J. Microbiol. 11: 259–269.
11)

Turchetti, B. 2018. Mrakia gelida in brewing

5)

Antarctic region. Biol Res Jpn Res Expedition

alcohol beer using a psychrophilic yeast strain.

15: 3-10.
12)

Branda, E., Boekhout, T., Theelen B andspecies of the genus Candida isolated from

Watson, K. 2010. Cold-adapted yeasts fromfrozen foods. J. Gen. Appl. Microbiol., 11: 255–

Antarctica and Italian alps-description of three267.

novel species: Mrakia robertii sp. nov., Mrakia

Li, H., Jiang, D., Liu,W., Yang, Y., Zhang, Y.,blollopis sp. nov. and Mrakiella niccombsii sp.

Jin, C., and Sun S. 2020. Comparison of

nov. Extremophiles 14: 47–59.

behaviorsandproperties

13)

of

8)

East Ongul Island, East Antarctica and theiralcoholic fermentations. Food Res. Int. 128:

extracellular enzymes secretion. Polar Biol. 41:

108801.

249–258.

Mora, C., Tittensor, D.P., Adl, S., Simpson,

14)

Tsuji, M. 2018. A catalog of fungi recorded

A.G.B., and Worm, B. 2011. How Manyfrom the vicinity of Syowa Station Mycoscience,Species Are There on Earth and in the Ocean?

59, 319324.
15)

Tsuji, M., Fujiu, S., Xiao, N., Hanada, Y.,

Moreira, S.R., Schwan, R.F., de Carvalho, P.,

Kudoh, S., Kondo, H., Tsuda, S., and Hoshino,

and

and

T. 2013. Cold adaptation of fungi obtained fromidentification of yeasts and filamentous fungi

soil and lake sediment in the Skarvsnes ice-freefrom yoghurts in Brazil. Braz. J. Microbiol. 32:

area, Antarctica FEMS Microbiol. Lett. 346:

117–122.

121–130.

Wheals,

A.E.

2001.

Isolation

Ogaki, M. B., Coelho, L. C., Vieira, R., Neto, A.

16)

Tsuji, M., Goshima, T., Matsushika, A., Kudoh,A., Zani, C. L., Alves, T. M., Junior, P.S.A.,

S., and Hoshino, T. 2013. Direct ethanol

Murta, S.M.F, Barbosa, E.C., Oliveira, J.G.,

fermentation from lignocellulosic biomass by

Ceravolo, I.P., Pereira, P.O., Cota, B.B., Viana,

Antarctic

R.O., Alves, V.S., and Rosa, L.H. 2020.

blollopis under a low temperature condition.

Cultivable fungi present in deep-sea sediments

Cryobiology, 67:241–243.

ofAntarctica:

bioprospecting

9)

Tsuji, M. 2018. Genetic diversity of yeasts fromraspberry wines by spontaneous and controlled

PLoS Biol. 9(8): e1001127.
7)

Thomas-Hall, S.R., Turchetti, B., Buzzini, P.,

Komagata, K., and Nakase, T. 1965. New

fermentation

6)

Soneda, M. 1961. On some yeasts from theprocess: An innovative production of low

Food microbiol., 76: 354–362.
4)

Sinclair, N.A., and Stokes, J.L. 1965. Obligatelytaxonomy,ofdiversity,

bioactive

and

17)

compounds.

Basidiomycetous

yeast

MrakiaTsuji, M., and Hoshino, T. 2019. Ethanol
Fermentation by the Basidiomycetous Yeast

Extremophiles, 24(2), 227-238.

Mrakia blollopis Under Low Temperature

Panikov, N.S., and Sizova, M.V. 2007. Growth

Conditions. pp. 110–119. In Tsuji M andkinetics

Hoshino T (eds),ofmicroorganisms

isolatedfrom

Alaskan soil and permafrost in solid media

18)

Fungi in Polar Regions. Taylor & Francis Tsuji,frozen down to -35°C. FEMS Microbiol. Ecol.

M., Kudoh, S., and Hoshino, T. 2016. Ethanol

59: 500–512.

productivity

14

of cryophilic basidiomycetous

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

26)

yeast Mrakia spp. correlates with ethanol

19)

tolerance Mycoscience, 57: 42–50.

T. 2015. Comparative analysis of milk fat

Tsuji, M., Kudoh, S., and Hoshino, T. 2019.

decomposition activity by Mrakia spp. isolated

Dairyfrom Skarvsnes ice-free area, East Antarctica

Wastewater

Treatment

under

Cryobiology, 70: 293–296.

Low-Temperature condition by an Antarctic
27)

Basidiomycetous Yeast. pp. 120–132. In Tsuji,

20)

and Hoshino, T. 2013. An application ofRegions. Taylor & Francis,

wastewater treatment in a cold environment andTsuji, M., and Kudoh, S. 2020. Soil yeasts instablethe vicinity of Syowa Station, East Antarctica:

basidiomycetous yeast Mrakia blollopis PLOS

their diversity and extracellular enzymes, cold

ONE 8: e59376.
28)

lipaseproductionofAntarctic

Tubaki, K. 1961a. On some fungi isolated from

Sustainability, 12:4518.

the Antarctic materials. Biol Results JARE 14:

Tsuji, M., Tanabe, Y., Vincent, W.F., and

1- 9.
29)

Uchida, M. 2018. Mrakia arctica sp. nov., a

Tubaki, K. 1961b. Note on some fungi andnew psychrophilic yeast isolated from ice island

yeastsin the Canadian High Arctic Mycoscience, 59:(Tokyo), 11: 161e162.
30)

54–58.
22)

Tsuji, M., Yokota, Y., Shimohara, K., Kudoh, S.

M. and Hoshino, T. (eds), Fungi in Polar

adaptation strategies, and secondary metabolites.

21)

Tsuji, M., Yokota, Y., Kudoh, S., and Hoshino,fromAntarctica.

Antarctic

RecordTubaki, K., & Asano, I. 1965. Additional

Tsuji, M., Tanabe, Y., Vincent, W.F., andspecies of fungi isolated from the Antarctic

Uchida, M. 2018. Gelidatrema psychrophila sp.

materials. JARE scientific reports. Series E:nov., a novel yeast species isolated from an ice

Biology. 27: 1–27.

island in the Canadian High Arctic Mycoscience,

31)

2013.

59: 67–70.
23)

Tsuji, M., Tanabe, Y., Vincent, W.F., and.

Uchida, M. 2019. Vishniacozyma ellesmerensis

55(11): 831-835.

sp. nov., a new psychrophilic yeast isolated
from a retreating glacier in the Canadian High
Arctic. Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 69: 696–
700.
24)

Tsuji, M., Tanabe, Y., Vincent, W.F., andUchida, M. 2019. Mrakia hoshinonis sp. nov., anovel psychrophilic yeast isolated from a
retreating glacier on Ellesmere Island in the
Canadian High Arctic. Int. J. Syst. Evol.
Microbiol. 69: 944–948.

25)

Tsuji, M., Tsujimoto, M., Imura, S. 2017.
Cystobasidium

tubakii

andCystobasidium

ongulense, new basidiomycetous yeast species
isolated from East Ongul Island, East Antarctica.
Mycoscience, 58: 103–110.

15,

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19, 16-19

MINI REVIEW

Tsujimoto M

Reproductive strategy and long-term survival of the Antarctic tardigradeĠ&Ō6C_aH(ŰĨùŐ#ƬĔŌÌźö÷ų¿ÈÎ ŋÀò½ÎƧ
Ɯė ó
Faculty of Environment and Information Studies, Keio University, 5322 Endo, Fujisawa-shi, Kanagawa 252–0882, Japan
Corresponding author: Megumu Tsujimoto, megumu@sfc.keio.ac.jp
Phone: +81-466-49-3420
Received: Jan. 5, 2021/ Revised: Jan. 18, 2021/ Revised: Feb. 2, 2021/ Accepted: Mar. 1, 2021 )0&ėřŞ(ÔƗŌń"6C_aH

6()ÈƳ(ůƛƧ&ľ·6ƷÙ»#­Acutuncus antarcticus (Ōñ¸"

6Ġ(Ƴnŋ

*76¸»"

À:ŧx

#mžŔ&)\

ĸď"Å(Ʈ) :n±6#ÇÅÊ.

Ġ(Ōń#6ƷÙ»)ÈƳqÉƧ&ĩ,6#

jBj2CId<GdH%$àŗ47!

6

68&Í&ư5ŝ1ƶïƠ&ƄÊ0ƶ

74ƗëŔ%Èºń)!ĵ(Ōń"6ƎīœŌ60Ƴn(ĝń2ń)(ī\jBj1ĵĬ2ÈƳn&ļ·6():ō/:Ŏ6#"6Ġ(Å)ƸÝ&Ƶ:Ÿ!6ŰĨĔƮ(/"ŘĄĒè&).Ĭľo#%5Ɵß")ķÝ)ĵ"Ōñ!

5(ĔƮ:ƲƟ

6Ġ(ĵıŋÀ)Ƴnŋĺ(ázÆ&Ķ(ī)Ì·%

(3

%

À#)ÈŒ%6ÈƳ4ä5ĜĬ2ÈĠƱŋÀ(ÈƳn"Ō6#"6()r&Ƴ¬ƛ&ä5Ƒ0ĵĬo(ĵī)Ĭľo&%61

FE2¸ƇƹƂƹ%$(Ʊ47ĝń#74((Ý&Ķ(īÌ·!

ĝń2¶Â&Ōñ6Ö%Ťƚń#C_aH

6ÓŋÀ"

18;~īĸ(q"Ōñ6##!(ĠƱŋÀ"

6

ľ")Ōń

LjOc?iaH%$(êÖń"

5yƈŔ%Ġĵıń"

6\jBj(ŌÌùŐ&H1ª0Ġ(êÖń)¶Â2FE(ŲƁ!)µŠĠ¸řŞú(Ƽģč¬ăþ4Ɠċ7!

6C_a

ĺáĝŌ%$Ģ%ƳnŋÀ"àť²&Ōñ!

6ǀƼģă

6Ġ(ƳnŌõŦ(ƩƊ%ġøƊ°"6&1

þ(`UgXcl¡Łǁmĉ"9ř

Ư94đƝ."(Ōõ)ƕ&.7!

ŞÔƗ#!

 C_aH)pŏq(Ƴ»2ĵ»&Ōñ6êÖ

!

6Ġ(ƳnŋÀ)Ġ~ĸ"Ũ

60ĠÈƳn(ī(-#;$)mßń"(È)ŌńŎ"6Ķ(ņõ")Ì·%

5(ĠƱŋÀŷðźǀtŃ~ĸŖşĂÕŮţǁ&Èŀľå!47µÆŌńŌ®Ĳ:ƅ

#"6()ŌŊ"ŷðź(Ʊŏ2ŷðĤź(ŌŊÎŔĤġ2¢í&Ŏ"6īũ(

6ƶƎƭÊè(Ą(ƥ|ÎŔ%ŹĎ&Ư!Ģ%řŞƢ047!

AĒĖĻ"

6#ŵ

47!

6 ǄǁǉǁǊǁǋǁǃǄǁmĉ"Ġ(ƳnŋÀ"Ō6Ġ(ƳnŋÀ

)Ġâ(~ĸ2tŃƱ47ŰĨĔƮ#

ü&

.

!(Ōń#!(mő(Ƥƨ%Ę

&Ōń&#!(ĠƱŋÀ" 6{)ŰĨ:ƅ6#ŵ

6

 Ġ~ĸ"tŃĠ(ƳnŋÀ"Ōń:Śƒ"Ġâ(tŃ2~ĸ:éô(ŷðź"s5ƙ

16

6ĔƮ(Ř"Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19&Ġ(C_aH)ƸÝ&Ř

ĔƮ"ŰĨ"%7*Ų:Ìū6#"%("6

Ġ(ƳnêÖń$(3&Ř

5!ĠƱŋÀ:Ōü

6(C_aH!

ÅĔƮ:s(ŌĢ&ƞ609)ĿŌĨ:Ġ´ē(C_aH Acutucuns antarcticus%(ƺŸŦ:ŚŠ!ŰĨŌõ:ƔěėŜ:15"ƺŸ#8.) 97.6%#Ƽ(Ïň:Əƫǃǆǁ7)7."&½«7!

ĸÜ2łÜ%$&Ōñ6C_aHŜ(Ïň&ĩ,!NjRP&Ƽ(Ƽ³ǃǀAǁČ¯¼¸(&}ű6ƷÙ»(m djD]ZQƶƽĮ"(ƳnŌńƔě(ĢËǀŢ56 ĥĊėĠ¸»ƍĹƴkquvĪāæǁƶƎī(ĳ7İ &FE2¸ƇƹŰƀ! 6)Č¯¼¸¬ƛ"đ1ƳnŌńƖ%¾ú

)ŘÅĔƮq&ƸÝ&ē&

ŰĨź

1(#ŵ

47

4&ėŜ&)ŰĨŴ-#;$Ƌ47
ħ'."FjJMjR&:ō/ū6##1&((Ïň)Ƽƿ#%!1o4%

Ř

ǃǈǁ

#

Ġ(ƳnŋÀ"Ō6ń)

ÅÍ(ǃHlKj"mŌ:

mŌ(

&

1(#ŵ

47!

6#)%

4ƉĄ±(ÅĔƮ:Ƥ
6ǅǁ(3&ƬĔ(Ũk

tŃ76ĔƮ:ý;"ãƬ76ŌĲ¦&!ŰĨŴƋ47%

#)ƉĄHlKj&!1ŰĨ¥ź%#:ś!

571Ġ(ƳnŋÀ:ŌüŰĨùŐ(m

#ŵ

4



 .C_aH%$(êÖń&!)r&tŃņ

õ"(ƬĔŌÌ&Ư6½«17!ǈǁ!Ɲ

³ǃǀBǁ(ƷÙ»" 6JAfZJVJ( 20ĭ"(ĺįŌńƔě(ĢËǀŢ 56 ĥĊėĠ¸»ƍĹƴkƪĕîĪāæǁ
ĺqÉ&^lR"Ɣě:6Ɯė#quĪ 6JAfZJVJ&)Ç(ĺįľ·! 5ķ 2m zn 7*ĺá)Í"14mƧ(ĺá")FE¹r
ǀōğûƆŬ¨řŞú
(quvřŞ°(`UgXcl¡Łǁ1ŌŸ6ß30 ßƮzn1Ũ! Ġ(C_aHŌƦøĚ1é471983 ß 11 Ē&Ġ(Č¯¼¸Ɲ"ÿ£7!ŨÌ7! FEƐĆ: 2014
ß( 5 Ē&Ǝ1(FEƐĆ4) A. antarcticusƃŌ(è(ŰĨ1Śƒǀ³ǄǁǃǇǁ(³ǃǀCǁĠÚ(22&}ű6HDUlÚ
"(ƳnŌńƔě(ĢËǀBritish Antarctic SurveyĠƔěkAlex P. Taylor ĪāæǁĠ»#)ÈƳƧ(Č¯¼¸¬ƛ#ĩ,!%5ĸď%("ĝń(ÇĢð1ƼÚqŽ6ú&FE2¸ƇŰƀƼţĝń1żŌ6

³ 2 30.5 ß(Ũ(è&ƃŌĠ(C_a
H Acutuncus antarcticusǀSB-3 ŦŪǁŻƧ(ŭſ)ƻ(ChgdJElf) 0.1 `eblRfǁTsujimoto et al. Cryobiology, 2016 ǃǇǁ³ǃǌÅĔ(Ġ(ƳnŋÀ(17

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

8

9

strategies to colonize the Antarctic environment.
Hydrobiologia. 761: 277–291.

32

39

2)

30

Beltrań-Pardo,

E.,

Jönsson,K.

I.,

Harms-Ringdahl,

M.,

Haghdoost,

S.,

and

Wojcik, A. 2015. Tolerance to gamma radiationin the tardigrade Hypsibius dujardini from25

embryo to adult correlate inversely with cellular

Plectus murrayi

proliferation. PLoS ONE 10: e0133658.

93)

Block, W., Lewis Smith, R.I., and Kennedy,
A.D. 2009. Strategies of survival and resource
exploitation in the Antarctic fellfield ecosystem.
Biol Rev. 84: 449–484.

4)

Fujimoto, S., Suzuki, A.C., Ito, M., Tamura, T.,
and Tsujimoto, M. Marine tardigrades from
Lützow-Holm Bay, East Antarctica with the1901

description of a new species. 2020. Polar Biol.

1903

43: 679–693.
5)
Macrobiotus antarcticus

Giovannini, I., Altiero, T., Guidetti, R., andRebecchi, L. 2018. Will the Antarctic tardigrade

M. antarcticus

Acutuncus antarcticus be able to withstandAcutuncus antarcticus

environmental stresses related to global climate

2014
59

change? J Exp Biol. 221: jeb160622
60

6)

Guidetti, R., Jönsson, K.I. 2002. Long-term
anhydrobiotic

2000

survivalinsemi-terrestrial

micrometazoans. J Zool Lond. 257: 181–187.

07)

Hashimoto, T., Horikawa, D.D., Saito, Y.,
Kuwahara, H., Kozuka-Hata, H., Shin-I, T.,

A. antarcticus

Minakuchi, Y., Ohishi, K., Motoyama, A., Aizu,
A. antarcticusT., Enomoto, A., Kondo, K., Tanaka, S., Hara,
Y., Koshikawa, S., Sagara, H., Miura, T.,
Yokobori, S., Miyagawa, K., Suzuki, Y., Kubo,
T., Oyama, M., Kohara, Y., Fujiyama, A.,
Arakawa, K., Katayama, T., Toyoda, A., andKunieda, T. 2016. Extremotolerant tardigrade
genome and improved radiotolerance of human1)

cultured cells by tardigrade-unique protein.

Altiero ,T., Giovannini, I., Guidetti, R., andNature Comm. 7:12808.

Rebecchi, L. 2015. Life history traits and8)

reproductive mode of the tardigrade Acutuncus
antarcticus

underlaboratory

Horikawa, D.D., Cumbers, J., Sakakibara, I.,
Rogoff, D., Leuko, S., Harnoto, R., Arakawa,

conditions:K., Katayama, T., Kunieda, T., Toyoda, A.,18

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Fujiyama, A., and Rothschild, L.J. 2013.

performance

Analysis of DNA repair and protection in the

Acutuncus antarcticus (Eutardigrada: Hypsibiidae),tardigrade

andrevived after being frozen for over 30 years and of

Hypsibius dujardini after exposure to UVC

their offspring. Zool J Linnean Soc. 188: 839–847.

Ramazzottius

varieornatus

18)

radiation. PLoS ONE 8: e64793.
9)

Tardigrades survive exposure to space in low

Biol. 37: 1517–1531.

Kagoshima, H., Imura, S., and Suzuki, A.C.

Kagoshima, H., Kito, K., Aizu, T., Shin-i, T.,
Kanda,

H.,

Kobayashi,S.,

Toyoda,A.,

Fujiyama, A., Kohara, Y., Convey P., and Niki,
H. 2012. Multi-decadal survival of an Antarctic
nematode, Plectus murrayi, in a -20°C stored
moss sample. CryoLetters. 33: 280–288.
Ramløv, H., and Westh, P. 2001. Cryptobiosis intheeutardigrade

Adorybiotus(Richtersius)

coronifer: tolerance to alcohols, temperature and denovo protein synthesis. Zool. Anz. 240: 517–523.
Richters, F. 1904. Vorläufiger Bericht über die
antarktische moosfauna. Verh Deut Z. 14:236–239.
14)

Tsujimoto, M., Suzuki, A.C., and Imura, S. 2015.
Life history of the Antarctic tardigrade, Acutuncus
antarcticus,

under

a

constantlaboratoryenvironment. Polar Biol. 38: 1575–1581.
15)

Tsujimoto, M., Imura, S., and Kanda, H. 2016.
Recovery and reproduction of an Antarctic
tardigrade retrieved from a moss sample frozen
for over 30 years. Cryobiology. 72: 78–81.

16)

Tsujimoto, M., Komori, O., and Imura, S. 2016.
Effect of lifespan and age on reproductive
performance

of

the

tardigrade

Acutuncus

antarcticus: minimal reproductive senescence.
Hydrobiologia. 772: 93–102.
17)

Velasco-Castrillón, A., Gibson, J.A.E., andAntarctic limno-terrestrial microfauna. Polar

J Limnol. 72: 15–23.

13)

tardigrades,

Harms-Ringdahl, M., and Rettberg, P. 2008.

an Antarctic tardigrade, Acutuncus antarcticus.

12)

Antarctic

Stevens, M.I. 2014. A review of current

2013. Molecular and morphological analysis of

11)

the

Jönsson, K.I., Rabbow, E., Schill, R.O.,

Earth orbit. Curr Biol. 18: R729–R731
10)ofTsujimoto, M., Kagoshima, H., Kanda, H.,
Watanabe, K., and Imura, S. 2020. Reproductive

19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19, 20-24

MINI REVIEW

Takahashi A

Survival strategies of Adélie penguins in Antarctica:
recent findings using bio-logging¿Ŏ*<B\pwgtKt+ƂöĥƈȣaCGsKtM*9<ŃǱ+ƒǕ:ÚƠŎÞƔƟħ / ƵÌƔƟïøȈïøŎáƙøþĴ
ȚŒ ŀÑ
National Institute of Polar Research, Japan / Department of Polar Science, The Graduate University for Advanced
Studies (SOKENDAI)
Corresponding author: Akinori Takahashi, atak@nipr.ac.jp
Phone: +81-42-512-0741, FAX +81-42-528-3492
Received: Jan. 5, 2021/ Revised: Jan. 25, 2021/ Revised: Feb. 2, 2021/ Accepted: Feb. 3, 2021
Abstract Antarctica is often considered an extreme

migration in winter. These findings highlight how Adélie

environment for living organisms due to cold, windy, dry,

penguins adapt to annually- and seasonally- fluctuating

and seasonally-fluctuating light conditions. The Southern

Antarctic environments.

Ocean surrounds the Antarctic continent, where watertemperatures remain low (2  to +5 ) even in

Key words: foraging behaviour, marine ecosystem,summer, and sea-ice extends over the large areas inseabirds, sea-ice, Southern Ocean

winter.

Despitethese'harsh'conditions,marineecosystems flourish in the Southern Ocean with the rich¿ Ŏ+ǃŴƁç'gtKt

fauna of cold-adapted species. Adélie penguins distribute ůvĐȖvŶvŎơ)¥Ɓç*:=<¿across the Antarctic coastal regions and are consideredŎïȉ,ºōŷƍ*Ƃŷ*'#%+ŎȇƁ

bio-indicators of 'ecosystem health'. Their populations

ç'4)=%

have decreased around the Antarctic Peninsula region but

ŎŪ,+ïǼ¯+Ūáë&

contrastingly increased in the East Antarctic region, and+5 Ɯč'ŝů&

the effects of climate change have been debated. To fullyÍȏƞ+Ū+ǎȏŞ&ǔ?=<'û¬)Ɓ

address how changing climate affects Adélie penguins,ç&

we need better to understand their survival strategies inƁç*ǹĜ

the Southern Ocean. Here I review the recent findings onŸ)ŪŧƂĢƪĒĤ=%

how Adélie penguins utilize the Antarctic environment in ¿Ŏ+û¬Ɓç*ǹĜºŷ+ǎ'%ĭ

summer:=<+gtKt&<¿Ŏ*,ȢƝ+gt

andwinter,based

onresearch

using

<3

¿Ŏïȉ@';3¿#%72 ;«*,¿Ŏïȉ'12<):¿ŎŪ*,

û¬íŏ)ŪŧƂŷƂğ%;ź<<¿Ƹ 65 č9;ȚƸč+ïȉ

animal-attached bio-logging instruments. These findings

Ktƻŗ%include 1) strong effects of inter-annual changes inŢĄǼ*Ƃğ<+,B\pwgtKt'OD[Csummer sea-ice conditions on penguin foraging andgtKt+ȡƝ+4')#%breeding performance in summer, and 2) the effects of+ë*ƻŗ@ǋ

seasonally-fluctuating physical environments on penguin

ãÞ@Ï6ËÚ+¿ŎǚŰãÞ&ĵƳƴƊ

20

<+

"¿Ŏ

B\pwgtKt,ĺŇ+ľÒJournal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19*ǤŌ=¿Ŏ+ŪŧƂĢƪ+ê»@m_Ww
<6+ƂŷĬŐƝ'%+ĵºÎťƋ=%+Ʋŋ*9<'B\pwgtKt,¿Ŏ¾ąá)(&,ĵǤŌȄó: 80 %
z7ŭĀ%<7++ľÒãÞ@Ï5Ŋ¿Ŏ

á&,ǳ*ĵ 100 %Ǳè¸%Þá'+Ǹ%<3), 4)

ï

+9

Ǹ

,(+9

>

Ȥ

<'

#

'ļ:*)#%)ĵê»+Þá'+)Ɓçê»'Ʋ.$%<+!

 gtKt+ĵê»+¢Î'¿Ŏá+Ɓçê»'+Ȇ@ļ:*<*,gtKtŪ+Ɓ
ç@(+9

*²ƃ%

<+ĕ:+Ƃöĥƈ@ƒ<ěǓ<gtKtxĻƻŗÞ@Ȍ=%3'+ǋº8ƂĢ@ǲǪ%ǚü<',ȍ&ÚƠŎÞƔƟħȞŎ
ǎȠ. žÝaCGsKtM&?=% <Vt
Pw+Ɲȕ':Ě:=<ǋºƤ+ǟȂȑ+ÞƔȟ&,ºŷ*ÿàǟȂǞ@ǐƐǋº8Ƃ
Ģ@ǟȂ<aCGsKtMĨŤ@ȃĊ*Ů;ȄƉ
3)

%

ŇǥĶ&,aCGsKtMĨŤ*$%ƨÀ*ǜǣ<''7*+ĨŤ&ŃǱļ:*)# aCGsKtM+&7ǱĊ7#'7ǶĂƋǘ

B\pwgtKt+ƁçĜƥ8Ƃöĥƈ

+ƒǕ*$

3

%Ʈ<

+Ɔ£vĽ£*9<ǋºvƂĢ+ǚü&<=3&ǚü<'ȍ#
ǋº8ÑǯƁç@ºŷ*ǐƐŝ&+

Hlo*9#%

aCGsKtMºŷƋƷ&ƌıǚü<'&<9 aCGsKtM,aCGȞƂŷȟ'sKtMȞǟ

)#%

Ȃ<ȟ'

\GHlo+ÿà»*Ĥ·~Ƈ&±6%ǿƂ+ǝǇ@ư4Ì?%:=Ǣ&ƌıǚü<'ȍøǌƃºŷ*ý%ǟ

gtKt:Ľ£\wW@ÆĚ<'*Ĥ·9)

ȂǞ@*ƌıÆ;ǋº8ƂĢ*Ȇ<\wW
@ÆĚ<ĨŤ+'@ǝ1970 Ċ*¿Ŏ+g

tKt8BQoR+ųŝǋº@ƔƟ<¿Ŏ+ľÒãÞǱ&ƻŗ<B\pwgtKt+ǁ*ÿà+d\GǟȂǞ@Æ;%ĵĺė
*×ÅgtKtŪ*

6+ĨŤ

<ȅ+Ľ£@ÆĚ'>gtKtŪŞ{&GJBj@x½$$'%ŎÞƔ8ƩÚ+TLpfTŪŧƔƟħ+ƔƟǀ*9#%ǟȂǞ+ȄƉȄó=*ŎÞƔ+ƔƟXwk&,2010 Ċ*d-A&Ŕ'ȗ0<ŏõ8ț@ǲǪ%Ð4ȄƉđ±,ǟȂǞ+Bqj+ǟȂƬ*Ü¶VtPw+®

<ŏõ)(ǟȂ=%¶ȁ&³4$:=<'B^sMĎ+7+eotTãÞ&,B\pwgtKtLoN@ȒžÝ&,\SWq»+ĞĠ@Ç%Vt

ƻ*Įȗ<ŏõ7±6%ļ:*);=3&

Pw+®¶ǟȂǞ+lmp*\SWq\wW

LoN,ŝ¯-;íŪŧºŷ+EP'%'%ƌıǟȂ=<9

ǹ)

!#

*)#%

<3

Ń±

'

ęŉ+ƿ

,Ü¶VtPw*9#%ųŝūč+ǞŰ&<¯ǿ+ƔƟǀ!#+,(+9žÝ&,íŏ)VtPw*9#%ŏ))ƂſvǋºvƂĢbolwWw+ǟȂÉǂ')#%< 5) ȞǎȠȟ3kg Ɯč+ï&#

ǟȂǞ+ï7Ń±,ĵ

țȕ)(+Ūŧºŷ§ǅ+ƔƟ*?=<9)#:*ƌıǚü<'ȍ

ºŷ+ƔƟ*7?=<9*)#%%t*}d\G:?<)Ɲȕ+EP@ȗ0%<!&,

'#

Įȗ+Ǵč*$

ġåĚ:=<+9+ǤŌ@ƳƴƊ*ǋ)ïà+ųŝºŷ*ȇ:ÿà+ŪȜȕ8DjIl

7)-ĉß% 100 ƚȅ+ųŝ* 5.4 ½


%+Ǡ

Ɯč*3&ÿà»=gtKtvBQoR+9¿Ŏ+

ĸ@ǔƲŋ'%Ȇǵ

"@ș

+GJBj@Æ#%7+žÝ&, 10 g {ȞÙȠȟ3)Įȗǋº'&Ɓç+ê»gtK<ĔȐ@Ǡƭ*ĩĲ<'Éǂ*)<*ȉz+

ëŅȅ+ŪŞ'gtKt+Įȗǋº+Ȇ< ľÒãÞƼ<Ŋ¿Ŏá+pnZFvhqk

21

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

ÙȠ. d\GHlo@ǐƐ B\pwgtKtȞćȟ. 'ŦgtKt(z)'gtKtGJBjȞzȟ8țȞ{vÊzȟLoNȞÊ{ȟ@Įȗ<Ƒȅ+d\GHloĽ£+.
ű,ë+ȅ&7 1-5 m Ɯč+¯Ã
*ǔ?=%
Kt

ŪŞȞùƐŞȟ

'8Şă+Ñ;)(*Ȅÿ)ŝȄ:ŪŞ+{*ųŝ%EP@'#%'&Ū&+EPÆ;*Ǔ<ĿȅȞįȘ]pYfĿȅȟ,ĉß 11.8 Ŀȅ'

<+Þá&ƻŗ<B\pwgt",ĄŢƛºĨŘ@'#

ùƐŞ+

<

=

<Ċ(15.0-19.7 Ŀȅ)*ř0%ïƓƹĮȗǋº+ê»+ƲŋùƐŞ+'>10 Ċ* 1 č1(+Ȓč&+ű+ùƐ)Şµ=%ŠÌ*ũ®Ȅŝȏċ<'

ƻŗÞ*<gtKt+c^+Ǿ+è¸Ǵč,<ŃǱ&, 2017 Ċ 1 ń+gtKt+ƻŗŅȅ*

ùƐŞ+)





1)

ïǖő)ùƐŞ+ũ®4:=

Ċ*,gtKt+ƻŗĤƺ,ïĈ*ĳÕ=Ċ(102 g /ĺ)*ùƐŞ

76 g /ĺ)9;7Ț3ŎÞ<Ċ(67 –c^+ĆƠ"Ž7 1.1 - 2.5

Ɣ+ƔƟXwk&,ľÒãÞÑǯ+ƻŗÞ& 2017ƜčȚ#

Ċ@Ï5ë+ 6 RwUt*Ů#%ǤŌ@ǋ#%; z+Ʋŋ:gtKt+Įȗǋº8ƻŗĤƺùƐŞű©*Ŗ#%,ŪŞŹţ+Ċêº*9#%ï)ĔȐ@Ç%Ċ'ïǖő*ũ®'&gtKt+Įȗǋº@řǭ

Ċ





;Ŋ¿Ŏá&,ùƐŞ)

Źţ+ĸĮȗ8 +ƲŋB\pwgtKt+Įȗǋº,ëŅȅƻŗ*òǹ&+ŪŞŹţ*9#%ï)ĔȐ@Ç%&+ĵ+è¸,ùƐŞ+Źţ+ȃŅƊ)ê»ļ:*)#

2), 8)<'

3gtKt+EP+*Ċ(94 %)*,

GJBjÂ6<µÌ,ùƐŞ)<Ċ(37-91 %)*ř0%Ț#

ùƐŞ

'Ȇ%

3

<'ļ:*)#
<Éǂĝ

Ŋ¿Ŏá

<xĸB\pwgt

Kt+ĵȔǈ*ŭĀ%<¿Ŏ¾ąá&,

3!Ǡƭ)Įȗǋº+ǤŌǋ?=%)ė

gtKtGJBj@Įȗ<Ǵč,ùƐŞ+)d\G)(+aCGsKtM*9<Ǡƭ)ǤŌ

Ċ(5.4 ½ / 100 ƚ)&ùƐŞ+)?=<'&Ɓçê»'gtKt+ĵŭ

100 ƚ)9;7Ț#<Ċ(3.6 – 5.1 ½ /ùƐŞ))<'&Ū/9;í+¥ā

Ā'+Ȇǵĝļ:*)<'ŅĖ=<%ōŷfotL]t+èŗǶ4+Ūá&+GJBj+žöȀ@è¸

¿ Ŏ+«Ņȅ+gtKt+ƛº'ųŝǋº ¿Ŏ+ëȞ12 ńƲŋgtKt+ĮȗǴčȚ3#'ƿ

:2 ńȟ@Ƿ<'B\pwg

GPS ǟȂǞ&Ǥ0

gtKt+ƛºƱǫtKt,ƻŗÞÑǯ*,ô@Ǖ))<ïȉÑ+\wW@Ǖ<'ùƐŞ<Ċ*,ƻŗÞ:

ǯ+Ū,­;,6«*,ïȉŢĄ:¼/ 1000

2.1-2.4 km +ƧØ&Şz@ŕ%ƛº%

km z7+ƧØ*?

=<3ýùƐŞ)&ċ

Ċ*,ŝ@ŦƧØ@ƛº%ùƐŞ)+*&ĉß 7 km 3

'?#

Ċ*,ƛºƧØīïń#%ŞŪȏ@ǔ

7 ńȟ*,ľÒãÞ+9Ə«Ȟ6)ȚƸčá&,ĺ

ȃĿȅŎơ*Ɠ);ðȊô@ž)

xĸ

@ǰ

*7Ȇ?:

22

Ŏî

<ŪŞ+ȅ:ųŝǗǘ*ȓ#%

EP@İgtKt*'#%,ÄĿȅƊ*7E`qKwƊ*7¹Ž+9 Ŧ



÷Ʀ&

<

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Ù 2 B\pwgtKt+«+ȅ+ƛºƱǫ+.
+9)¿Ŏ+«@B\pwgtKt,(+9*;°#%<+!>

aCGsKtM@#<'@Ɩ%9ńȤ
ǤŌ&,ǟȂǞ@ǐƐ\wW@×Å<ěǓ

+ȅ+ǟȂǞ+×Å|Éǂ&
t,ƻŗƯ
Ƃ



<'>gtKt,ƻŗėƫ 8 uń¾7+ȅȉÞ*Ħ:)<3ƾŚ0%Īǆ"%3%ŨƉ*EP@Æ#%

<'



 =:+Ʋŋ:ľÒãÞǱ+B\pwgt

6

Kt,ƻŗė,¿ŎŪ@ï¼ǒĸÎ/ƛº

gtKƏ«&7ĵĿȅ+ĺȃĿȅȞ=ųŝĿȅȟ@ƕ+ƫȠuńė*§Ǭ+ƾŚķ

ł?;È

10 ń>*,Ę*ųŝĿȅ@è8Ŕ+ƻŗȄó*¡

gtKt@ªčĮż%ǟȂǞ*ǉƞ=xĸŘ'ĺȃ)<%6

<'?#3

Ūũ8ŪŞ+º+b

Wwt@#%ƎE`&ȃǩȌ@ƛº%<

ǟȂǞ@ǁ*Æ;%70%ƾŚ'xƶ*ǆ'ƖÓ="%3ç+ï)÷Ʀê»*ýĜ%ƛºųŝǋº@'*)<

B\pwgtKt,¿Ŏ+Ɓ &ŎÞƔ+ƔƟXwk&,ÿà+ūčvê»<'&ÄŵčvůčǟȂǞ (ǾȀ 3.6 g)@ǨƁ&gtKt+Ǩ

*$%

*Æ;ȠĊė+ë*×Å<'&xĊȅǟȂǞ+:)<ÿà»*9#%«Ņȅ+gtK+ƛº'ųŝǋº@Ǥ0<ĨŤ@ȄƉƲŋ2 ń*c^ĆƠ#

t+ǋºvƂĢ+ǜļǶ5'ŅĖ=<

Ūá3&ƛº%ǧǮ ŎȇƁçƂŷøRtiSDk&+ǦŲ):.*ľÒãÞÑǯ@Ȍ=<'3 5 ń>3&ïȉŢĄ*#%ǒ*Î
ė,¼/ƛº8 ń+ŇǥĶâƣ+œ@+

9 ń>:,Ŋ¿+ĸǛ*Î#%ľÒãÞ/Ħ<':=<ėaCGsKtM'gtKt+ǙȜ,ƻŗÞ:ƫ 1500 km 7Ȍ=<'?#6)'ƿ

«@;°<Ƃöĥƈ@Ǭ!

ǽƄƘxǻÁéȝš´ñÁé*Ɨƅz3ŇǥĶ&rdnw

ĿǞ×;+ƛºƱǫ@ľÒãÞ&+B\pwgtKt+ƔƟ,ȞÙȡȟ=,ïȉ+ŢĄǱ&,ǒ

Ƣ 52-54 Ŕ9.Ƣ 58-60 ŔĺŇ¿ŎÞáǚŰȋ+Î*ŠÌ&,ŊÎ*ũ=<ŪũvŪŞ+º

ǚŰŨº+xƁ'%ŮǯãÛ¯ēæǕ

'xǄ%



Æ#%

,ĺ®%

3

ūč+ǟȂ*9<'«+ȅÖǊ<?)Ŀȅ@#%ųŝî,

ŪŞz&A&
gtKtÄǊ¤ǑşƽyƄňÔſǿƄƀðǻąǏƾǍŮǺĺÎȚņŬxJean-Baptiste Thiebot Ëś'+¨ÍƔƟ'%úĹìŜů,Ŀ*,20 @ǟȂ=3

¿Ŏ+«+ů*:=%23

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

ďƃĶŻLinking animal-borne video to accelerometers

1)

Aoki, S. 2017. Breakup of land-fast sea ice inreveal prey capture variability. Proc. Natl. Acad.

Lützow-Holm Bay, East Antarctica, and its

Sci. USA 110: 2199-2204.

teleconnection to tropical Pacific sea surface
temperatures.

Geophys.

Res.

Lett.

44:

3219-3227.
2)

Ito, K., Watanabe, Y.Y., Kokubun, N., andTakahashi, A. 2020. Inter-colony foraging area
segregation quantified in small colonies of
AdéliePenguins.

Ibis,

https://doi.org/10.1111/ibi.12837
3)©ǊȎē, Ǌ¦Ķ, ȚŒŀÑ, Ůǯã.
2012. aCGsKtM- gtKtƋƷ+ºŷǋºø. ĤăäŁČ

4)

Southwell, C., Emmerson, L., McKinlay, J.,
Newbery, K., Takahashi, A., Kato, A., Barbraud,C., Delord, K., and Weimerskirch, H. 2015.
Spatially extensive standardized surveys reveal
widespread, multi-decadal increase in East
Antarctic Adélie penguin populations. PLoS
ONE 10: e0139877.

5)

ȚŒŀÑ, Ƅģ. 2010. ƵǣȣaCGsKt M * 9 < Ȝ ȕ Ɣ Ɵ . ĺ Ň Ȝ ø  ǡ 59:
3-19.

6)

Takahashi, A., Ito, M., Nagai, K., Thiebot, J. B.,
Mitamura, H., Noda, T., Trathan, P.N., Tamura,T., and Watanabe, Y. Y. 2018. Migratory
movements and winter diving activity of Adélie
penguins in East Antarctica. Mar. Ecol. Prog.
Ser. 589: 227-239.

7)

Thiebot, J.B., Ito, K., Raclot, T., Poupart, T.,
Kato, A., Ropert-Coudert, Y., and Takahashi, A.
2016. On the significance of Antarctic jellyfish
as food for Adélie penguins, as revealed byvideo-loggers. Mar. Biol. 163: 108.

8)

Watanabe, Y.Y., Ito, K., Kokubun, N., andTakahashi, A. 2020. Foraging behaviour links
sea-ice to breeding success in Antarctic
penguins. Science Adv. 6: eaba4828.

9)

Watanabe, Y.Y., and Takahashi, A. 2013.

24

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19, 25-31

MINI REVIEW

Nakai R

Identifying uncultivated microorganisms in polar environments
ŝÜ$Ƒ6ŏƠĜƑƉ&ǌȶƒŜįǠǃÊƢƭĮvƑƉdsPNƢƭȏȝ 

Bioproduction Research Institute, National Institute of Advanced Industrial Science and Technology (AIST), 2-17-2-1
Tsukisamu-higashi, Toyohira-ku, Sapporo 062-8517, Japan
Corresponding author: Ryosuke Nakai, nakai-ryosuke@aist.go.jp
Phone: +81-11-857-8408
Received: Jan. 5, 2021/ Revised: Feb. 25, 2021/ Revised: Mar. 13, 2021/ Accepted: Mar. 13, 2021
protists),

Abstract

anduncultivatedultra-small

bacteria.

Polar regions are often characterized as the coldest,

Exploration and mining of polar microorganisms would

driest, and/or windiest habitats for life on Earth. Even

provide great insights into the diversity of life on thisunderplanet.

such

extremeconditions,however,microorganisms exhibit remarkable phylogenetic andfunctional

diversity.

Our

group

has

studiedKeywords: Antarctic lakes, microbiome, uncultivatedthemicrobiomes of Antarctic lake environments. Algae andmicroorganisms,

cyanobacteria often develop luxuriant multi-layered mat

phylogenetic diversity

bacteria,

cyanobacteria,

protists,

consortia in lake bottoms. In association with such mats,aquatic mosses sometimes form unique tower-like&/$

structures called “moss pillars” in the freshwater lakes ũ¡ì¹%ēȩ

located near Syowa Station, East Antarctica. Moss pillars

ÜƎƐé:ƨø6Ō²ǅ%b=wqY

harbor a high diversity of microorganisms, including

Ü$Ƒ

both

ȳǦď5ȴ

bacteria

andeukaryotes,

but

not

archaea.

Đƍ76½ŝ1¼ŝ%ŝÜ&
6ŝ

6ƑƉ%îŠģ&Ɛéì»%PuT\q5Ɗ$Ɯ$Ǧ#Ā#ĜƑƉ

Unexpectedly diverse eukaryotic phylotypes affiliatedȳ_DVp<1<wC<ƞŘĜƑƉȴ&¥șƚ#with algae, ciliates, fungi, nematodes, rotifers, andĳš!

tardigrades, as well as unclassified phylotypes, have been!

'ż1ǶŖȰ%ő|detected in these pillars. This mini review provides an

$Ƒ

6%

overview

Ʃ/6Ǒ¶%ÇǑģ#ȠƗ:Ơ6

ofAntarctic

terrestrial

ecosystems.

6,xł

ŝÜ%3#ŝȠƐé
ĜƑƉ

"%3

ȶ:ĶŬ6!&ÜƎƑƉȕǤAdditionally, it presents a brief introduction to an8Ƴǌ4&Ʋ 36 ŧŅŐ½ŝÜßǨŽȢ$emerging novel cyanobacterial species related to the3 1996 ċ$ƙǦ7HFŚƉ!ĜƑƉ%¨primitive cyanobacterium Gloeobacter, an unexpectedÛv¨ƑƹHFÝȳmoss pillarȴ%i>Ds_

freshwater lineage of Labyrinthulomycetes (fungus-like>AwkƢƭ:ȃ½ŝĜƑƉ%ú%xƱ:25

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Ň4,Ʋ 56 ŧ½ŝǨŽȢ$Ëǟ$ŸƋ%Ū

6ž&ƑƉ%A<LN5ŁǧĜƑƉ%Ķƽ!ÅȤ$ĸ9Őƫ

&

%žĆ

½ŝ%ȡ{ƑĪƹ$ŞǨ#

41DȴŉÒâÜÏǽ% 50 :ǹ

6ž%Ì²1åĮvžůøƚƊģ

10)%ŝÜĜƑƉĶƽ

Ų¶*

47

ƹǁǉ$ƧǦ&ǝȭ%ȤÊæ:Ǧ6!
ľƏ76ž1žĆ%ǭŀ

:ȁ*6

6ȳØ

,

i>Ds_>Awk

%

ǰ*47

6 4,6,11)
½ŝ%Ȩąß ŝþ!ŝƊĝ476½ŝðȡ

&6
8



'76ąơÜĉ

 ŅŐ%ŉÒâÜÏǽ%ŹŪž%žč

0.18%

%£
y km

2

6ȳØ 1AȴȨąß&½ŝðȡ
2)

6 

6!

½ŝðȡ

Ɖ

ƺ 1388¯ǹ%ǧŢ

-47HFÝȳmoss pillarȴ!

Ñ'76ȳØ 2ȴHFÝ
7%& 1999 ċ6ȴƊ$&HFŚ

%ĜƑƉ!!0$ç%3#Ē:6n[wD#şȅ2

4%Č&ƺ 2.5 y km $#6ȳ7&œȑ 11½ŝžč%HFÝ; ðȡ%ǆǽȏ$&ūȧ$ǥ97#Ȩąß!3

Ō±$ǱĿ

äÎ

5 7)%ėHFÝ%ĬȜ

ŅŐ%ŉÒâÜ%½$&ouEgcWNBqc

ȄĎƆƼvƮƼÍōȗƑĤå

N\NNBwru#"!Ñ'76Ȩąß

5

ģ#"0ǰ*476ȳǮƾ&ƫ:Ãƈ7÷Û6ǸǙ 20)ȴHFÝ&ZLIFĂȳLeptobryumȴ%H

$ŝ/n[wD#ƑĪƹ
ąǎ

Č

6Ȩąß

6ǝȭ1Üǡȭ:ûň$Ǩÿ
4$%xĉ&ąơ#žŷŪ

6ȳØ 1B ! 1CȴƯÜ$ŵ7ǿ;Æ5ǿ,7

9)

5ė$ Leptobryum wilsonii !

ǖÐź!$%ƪ&ŉÒâÜ4&äÎ#¯õƹǁøƚǩŔ

%Tpƒ%0%$Ȁǆ

ȧ1ū

HF%ǐõ

6ŹŪž%$

6èž#"

#şĬƪ

Ëù7
Ïǽ

&#ðĀ,,6ž%ǮĬ×&´Ĩ6

%ǞŪ

F

&ąơ$Ɵ#ªƑ

6ž%ƐéƊ

6!

ȮŒùƟ!ǋ

4½ƶ

4½ŝí

4

476HFÝ

%3#ŪƑHFŚƉ%ðǉǛ&Ɨ%%6½ŝ$

Figure 1 (A) Typical landscape of the ice-free area near Syowa Station, East Antarctica; (B and C) Algal andlichen communities on Antarctic rocks; (D) Algal assemblages found on the shore of an Antarctic lake. [Photos by
R. Nakai] Ø 1ȳAȴœ½ŝ$ǈ6ŉÒâÜÏǽ%ȨąßȳB ! Cȴ½ŝȨąß%ąơ$Ɵ6ǝ
ȭ1ÜǡȭȳDȴ½ŝȨąß%žĆ Ǧ476ǝȭæ[ƳǌÂØ]26

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Figure 2 (A) Lake Hotoke-ike, Skarvsnes ice-free area, East Antarctica; (B) Benthic moss pillars in LakeȳBȴŭ%
Hotoke-ike. [Photos by R. Nakai] Ø 2ȳAȴœ½ŝ$ǈ6NBqcN\NȨąß%ŭžč$Ǧ476HFÝð 0% &Ȳ 80 cm $#6[ƳǌÂØ]Figure 3 Phylogenetic diversity and novelty (i.e., 16S rRNA gene sequence similarity against the reference
database) of bacteria detected in Antarctic moss pillars. Taxonomic affiliations of bacterial 564 phylotypes wereanalyzed and visualized using VITCOMIC215). Sequence data of the phylotypes were from our previous study17).
Note that no archaea were detected. Ø 3 ½ŝHFÝ 4ś®7_DVp<%ƹǁÞȳphylotypeȴ%ĊĂ¯ȭǉ!% 16S rRNA Ȍõ%Ȓ°ȭģVITCOMIC215) :Ɠ§ 564 phylotypes %ƹǁǀĬ:ȝ6&ǂrfq ķùØƣÉƹǁ%Ǘ¯1ǫǻǈ& VITCOMIC2 $Ę6ª¢%«$Ȁ+"Ȓ°ȭģ 100% 4 80%)!35Łǧģ Ȳ16S rRNA Ȍõ%èâȒ°
WwR&¥ǟƢƭ ę0%:Ɠ 17)# <wC<&ś®7# /phylotype Ľ%ðĀ:ƣŤǗÁ dsUX7#27

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

	
 
14)

Leptobryum	
 24
Gloeobacter

8
8)

	
 

	
 
	
 
23)

	
 

Lake

	
 

Phormidium

Vanda

living stromatolites“Candidatus Aurora”

	
 

5)

16S/18S rRNA

	
 
	
 

17-19)

	
 
3

	
 

564

phylotyope

	
 

95%

DHA

	
 

Proteobacteria

Bacteroidetes

Firmicutes

Chloroflexi

Planctomycetes

phylotypes

	
 

	
 

MPB1-33

Alphaproteobacteria	 Phenylobacterium
koreense Slu-01

T

88.5%
PCR

	
 

	
 

21F-1492R
22)

DNA

PCR
	
 

	
 
20)

	
 

	
 
phylotypes

95%
21)

6

	
 

phylum
CPR

	
 

CPR

	
 

Parcubacteria” (OD1)“Candidatus“Candidatus Microgenomates”(OP11)

candidate phyla radiation
CPR

1)

3 	
 OD1

OP11

	
 
12-13)

	
 CPR

0.2
phylotype
MPB2-6
3,16)

	
 

28

	
 

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19	 J., Wrighton, K. C., Williams, K. H., and26)

Banfield, J. F. 2015. Unusual biology across a	 group comprising more than 15% of domain
Bacteria. Nature 523: 208~211.

	
 2)

Burton-Johnson, A., Black, M., Fretwell, P., andKaluza-Gilbert,

J.

2016.

An

automated

methodology for differentiating rock from snow,
clouds and sea in Antarctica from Landsat 8
imagery: a new rock outcrop map and area
estimation for the entire Antarctic continent.
The Cryosphere 10: 1665~1677.

	
 
3)
24)

Legionella sp. TUM19329

	 Legionella

Castelle, C. J., Brown, C. T., Anantharaman, K.,
Probst, A. J., Huang, R. H., and Banfield, J. F.

	 2018. Biosynthetic capacity, metabolic variety
and unusual biology in the CPR and DPANN	 radiations. Nat. Rev. Microbiol. 16: 629~645.
4)
FBP

Chaya, A., Kurosawa, N., Kawamata, A.,
Kosugi, M., and Imura, S. 2019. Community

Abditibacterium utsteinense LMG 29911T

structures of bacteria, archaea, and eukaryotic

25)

	
 

microbesinthefreshwater

glacierlake

Yukidori-Ike in Langhovde, East Antarctica.

	
 Diversity 11: 105.
5)	 Grettenberger, C. L., Sumner, D. Y., Wall, K.,
Brown, C. T., Eisen, J. A., Mackey, T. J., Hawe,
I., Jospin, G., and Jungblut, A. D. 2020. A
phylogenetically novel cyanobacterium most21

closely related to Gloeobacter. ISME J. 14:	 2142~2152.
6)

Hirose, Y., Shiozaki, T., Otani, M., Kudoh, S.,
Imura, S., Eki, T., and Harada, N. 2020.

	
 Investigating Algal Communities in Lacustrine

56

and Hydro-Terrestrial Environments of East	 Antarctica Using Deep Amplicon Sequencing.
Microorganisms 8: 497.
7)

Imura, S., Bando, T., Saito, S., Seto, K., andKanda, H. 1999. Benthic moss pillars in	 Antarctic lakes. Polar Biol. 22: 137~140.
8)1)Imura, S., Bando, T., Seto, K., Ohtani, S.,

Brown, C. T., Hug, L. A., Thomas, B. C.,

Kudoh, S., and Kanda, H. 2003. Distribution of

Sharon, I., Castelle, C. J., Singh, A., Wilkins M.

aquatic mosses in the Sôya Coast region, East

29

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

17)

Antarctica. Polar Biosci. 16: 1~10.
9)

10)

11)

12)

Kato, K., Arikawa, T., Imura, S., and Kanda, H.

Kagoshima, H., Kanda, H., Kanekiyo, A.,

2013. Molecular identification and phylogeny

Kohara, Y., Koi, A., Nakamura, K., Narita, T.,of an aquatic moss species in Antarctic lakes.

Niki, H., Yanagihara, K., and Naganuma, T.

Polar Biol. 36: 1557~1568.

2012. Microflorae of aquatic moss pillars in a

Kudoh, S., and Tanabe, Y. 2014. Limnology

freshwater lake, East Antarctica, based on fatty

and ecology of lakes along the Sôya Coast, East

acid and 16S rRNA gene analyses. Polar Biol.

Antarctica. Adv. Polar Sci. 25: 75~91.

35: 425~433.
18)

Kurosawa, N., Sato, S., Kawarabayasi, Y.,

Kagoshima, H., Kanda, H., Kohara, Y., Koi, A.,and bacterial community structures in the

Niki, H., Yanagihara, K., and Naganuma, T.

anoxic sediment of Antarctic meromictic lake

2012. Eukaryotic phylotypes in aquatic moss

Nurume-Ike. Polar Sci. 4: 421~429.

pillars inhabiting a freshwater lake in East

Kwon, M., Kim, M., Takacs‐Vesbach, C., Lee,

Antarctica, based on 18S rRNA gene analysis.

J., Hong, S. G., Kim, S. J., Priscu, J. C., andPolar Biol. 35: 1495~1504.
19)

Kagoshima, H., Kanda, H., Kohara, Y., Koi, A.,

McMurdo Dry Valleys, Antarctica. Environ.

Niki, H., Yanagihara, K., and Naganuma, T.

Microbiol. 19: 2258~2271.

2012. Diversity of RuBisCO gene responsible

Lauro, F. M., DeMaere, M. Z., Yau, S., Brown,

for CO2 fixation in an Antarctic moss pillar.

M. V., Ng, C., Wilkins, D., Raftery, M. J.,

Polar Biol. 35: 1641~1650.
20)

Patterns of microorganisms inhabiting Antarctic

Cavicchioli, R. 2011. An integrative study of a

freshwater lakes with special reference tomeromictic lake ecosystem in Antarctica. ISME

aquatic moss pillars. In Castro-Sowinski S (ed)J. 5: 879~895.

The Ecological Role of Micro-organisms in the

Lynch, M. D., Bartram, A. K., and Neufeld, J. D.

Antarctic Environment pp.25~43, Springer.
21)

Nakai, R., and Naganuma, T. 2015. Diversity

diversity from next-generation sequence data.

and ecology of thraustochytrid protists in the

ISME J. 6: 2067~2077.

marine environment. In Ohtsuka, S., Suzaki, T.,

Mori, H., Maruyama, T., Yano, M., Yamada, T.,

Horiguchi, T., Suzuki, N., Not, F. (eds) Marine

and

VITCOMIC2:

Protists - Diversity and Dynamics pp.331~346,

phylogenetic

Springer.

Kurokawa,

Visualization

tool

K.

2018.
for

the

composition of microbial communities based on

22)

Nichols, D. S., Nichols, P. D., and McMeekin,

16S rRNA gene amplicons and metagenomic

T. A. 1993. Polyunsaturated fatty acids inshotgun sequencing. BMC Syst. Biol. 12:

Antarctic bacteria. Antarctic Sci. 5: 149~149.

47~58.
16)

Nakai, R., Imura, S., and Naganuma, T. 2019.

Lewis, M., Hoffman, J. M., Thomas, T., and2012. Targeted recovery of novel phylogenetic

15)

Nakai, R., Abe, T., Baba, T., Imura, S.,

bacteria in permanently ice‐covered lakes of the

Gibson, J. A. E., Andrews-Pfannkoch, C.,

14)

Nakai, R., Abe, T., Baba, T., Imura, S.,

Imura, S., and Naganuma, T. 2010. Archaeal

Kim, O. S. (2017). Niche specialization of

13)

Nakai, R., Abe, T., Baba, T., Imura, S.,

23)

Parker, B. C., Simmons Jr, G. M., Love, F. G.,

Nakai, R. 2020. Size matters: Ultra-small andWharton Jr, R. A., and Seaburg, K. G. 1981.

filterable microorganisms in the environment.

Modern Stromatolites in Antarctic Dry Valley

Microbes Environ. 35: ME20025.

Lakes. BioScience 31: 656~661.

30

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

24)

Shimada, S.*, Nakai, R.*, Aoki, K., Shimoeda,N., Ohno, G., Miyazaki, Y., Kudoh, S., Imura,S., Watanabe, K., Ishii, Y., and Tateda, K.
(*equal contribution) 2020. Complete genome
sequence of novel psychrotolerant Legionella
strain TUM19329, isolated from Antarctic lake
sediment. Microbiol. Resour. Announc. 9:e00253-20.

25)

Tahon, G., Tytgat, B., Lebbe, L., Carlier, A.,andWillems,

A.

2018.

Abditibacterium

utsteinense sp. nov., the first cultivated memberof candidate phylum FBP, isolated from ice-free
Antarctic soil samples. Syst. Appl. Microbiol.
41: 279~290.
26)

Vigneron, A., Cruaud, P., Langlois, V., Lovejoy,C., Culley, A. I., and Vincent, W. F. 2020.
Ultra‐small and abundant: Candidate phyla
radiation bacteria are potential catalysts ofcarbon transformation in a thermokarst lakeecosystem. Limnol. Oceanogr. 5: 212~220..

31

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19, 32-38

MINI REVIEW

Shono N, Watanabe S, Okada K, Sakaguchi K, Omori Y,
Kikuchi R, Kasahara K and Fujita T

Bioproduction Management using convolutional data: can we launch AI thatexceeds tacit-knowledge experts?
コンボリューショナルデータを活用したバイオ生産マネジメント～熟練技術者の暗黙知を超えられる AI を作れるか～a)

株式会社ちとせ研究所. 〒216-0041 神奈川県川崎市宮前区野川本町 2-13-3a庄野暢晃 、渡部峻 a、岡田和士 a、坂口航平 a、大森裕子 a、菊地亮太 a、笠原堅 a、藤田朋宏 aa)	 Chitose Laboratory Corp, 2-13-3 Nogawahoncho, Miyamae-ku, Kawasaki, Kanagawa 216-0041, Japan

Corresponding author: Ken Kasahara, ken.kasahara@chitose-bio.com
Phone & Fax: 	
 +81-44-741-2168
Received: Mar. 19, 2020/ Revised: Apr. 30, 2021/ Accepted: Apr. 30, 2021
We are confident with the result and the AI would

Abstract

become an innovator in emerging bioeconomy markets

The fermentation process is commonly employed
for brewed beverages and foods e.g.

through inheriting tacit knowledge of experts and beyond

amino acids,

vitamins, enzymes, and antibiotics. The fundamentalthem.

technology was, however, already established between

Keywords: bioproduction management, convolutional

the 1960s and 1970s and very few signs of progress havedata, AI, microbial fermentation, sensor data

been made since then. The biggest reason is, suchcomplex biological process requires precise and sensitive

はじめに

control which is even difficult for skilled engineers. In	  生物に立脚した経済社会としてバイオエコノミー

this

the

という概念が国際的に提唱されており、経済協力開

effectiveness of the bioproduction management system

発機構(OECD)は、バイオエコノミー市場が 2030 年

with artificial intelligence (AI) are described. A set of

までに GDP の 2.7%（約 200 兆円）にまで成長する

paper,

severalexperiments

toevaluate

detailed-describable sensor data from cultivation batchと予想している 1)。微生物を活用した発酵プロセス

integrates into convolutional data, which allows the AI toにより生産されるものとしては、酒類などの醸造品

optimize bioproduction with appropriately formulatedのほか、アミノ酸やビタミン類、食品加工用酵素や

involves

抗生物質などが挙げられる 11)。さらに、今後は合成

experimental microbial production with 5L culture tanks.

生物学の進展に伴いより単価の安い化成品生産も期

process control variables. The demonstration

The system achieved a certain degree of improvement in

待されている 14)。また、農産品においても土壌の微

yield for productivity factors through prediction and生物の重要性が認識されており、有機性排水処理に

control instruction by the convolutional data and the AI.

おいても微生物が重要であることが知られている。

＊本ミニレビューは、編集委員長のミスで原稿受け取り後、審査が為されていなかったことが判明しました。受け取りから改訂版受け取りまでの期間が極めて長くなっていることは、このことが原因です。関係する皆さまに深くお詫び申し上げますとともに、再発防止に努めてまいります。

32

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

世界の経済成長に伴い、バイオエコノミー市場も着

これらのリアルタイムデータの他、培地をサンプリ

実に成長を続けているものの、発酵プロセス技術はングし、基質や生産物の濃度を計測した間欠的な1960-70 年代にその基本形が確立されて以降、ほとデータもバイオ生産の状態を人が判断するために使んど変化していない

13)。また、農業生産や排水処理われる。これらのデータはそれぞれでは一次元であも、現場技術者それぞれが持つ経験と勘に依存したり、人が扱いやすいデータではあるが、複合的に判要素が多く残っており、技術発展も頭打ち状態が続断することは容易ではない。その上、これらのデーいている。その大きな要因として、生物を扱う複雑タを集めても発酵制御には不十分であり、総合的ななシステムのきめ細かな情報まで取得することが困

判断は技術者の経験に立脚した暗黙知に依るところ

難であることと、仮に大量のデータを集めたとしてが大きい。

も適切に解釈することが困難であるため、現場技術

	  したがって、次の２つの課題を克服することが発者の五感と勘に頼らざるを得ないことが挙げられる。

酵制御のブレークスルーに必要である。

	  近年、バイオ産業の現場においても、センサの小①AI 判断に寄与するコンボリューショナルデータ

型化・低価格化によって大量の計測データ取得や、を拡充させるためのセンサを開発する

ゲノミクスやメタボロミクスなどの先端的なバイオ分野では高次元の計測データが取得可能となってき

センサ名

次元数

温度計

1

標準的

pH 計

1

標準的

溶存酸素計

1

標準的

す取り組みが期待されている 2), 5)。

酸素濃度計

1

標準的

	
  そこで我々は、培養中の様々な現象を詳細に記述

CO2 濃度計

1

標準的

濁度計

1

市販品あり

入力を生成する予測モデルを活用した AI を開発し

導電率計

1

市販品あり

ている。ここで AI に学習させるべきデータとは、酸化還元電位計1

市販品ありた 12)。収集した大量の計測データを価値あるものとするためにデータサイエンスや機械学習・人工知能(AI)などのデータ駆動型研究が注目を浴びている 10)。
微生物を用いた培養においても、多くのセンサデー
タをリアルタイムに処理し、意思決定や制御に活かできるセンサデータを収集し、それを説明変数として、温度や pH などのバイオ生産に関わる最適制御

機械学習に適したデータであり、必ずしも人の理解分光装置を介さないデータと考えている。我々はそのような普及レベル

数百〜数千 研究が進んでいるデータを『コンボリューショナルデータ』と呼んでRGB センサ

3

培養への適応に期待おり、その要件は、リアルタイムかつ詳細に現象をガスセンサ各種

1

培養への適応に期待

発と並行して連続・非侵襲・安価・多変量に取得で粘度計

1

培養への適応に期待きるセンサの開発・実装をすすめている。

振動センサ

記述できることである。そのため、我々は AI の開	  本項では微生物の活動をリアルタイムかつ詳細に電位センサ記述できるコンボリューショナルデータを活用し、バイオ生産を動的に捉え、マネジメントするためのバイオ生産マネジメントシステムについて紹介する。
発酵生産現場におけるコンボリューショナル
データの現状と課題
	  発酵生産では、微生物は培養状況に応じて、様々な原料を取り込み、様々な代謝産物を生産する。コンボリューショナルデータはこの培地成分の時々
刻々の変化の情報を含んでいる必要がある。
	
  発酵生産のデータを取得するセンサとして一般的なものは温度、pH、溶存酸素（DO）、酸素濃度、
CO2 濃度、濁度（OD）、導電率（EC）、酸化還元電位（ORP）などである（表１にセンサの例を示す）。

33

数百〜数千 培養への適応に期待
〜数十

開発中

表１．コンボリューショナルデータの収集に利用可
能、および利用が期待されるセンサの例。	
 	  本稿で紹介するセンサ以外でも、例えば培地の粘性を計測するなど様々なセンサが考えられる。また、（表１の）最下行に表記した電位センサは我々が開発中のセンサであり、本稿で詳しく解説する。これまで利用されていない分光装置や多種のガスセンサなどを加えると、データの次元数は飛躍的に増加することが見て取れる。ただし、分光装置や振動センサにおいて、
隣り合う波長や周波数は独立な次元ではなく解析によって次元を圧縮し得る。この様に豊富な情報の中から重要な情報を絞り込む技術は、コンボリューショナ
ルデータの解析に重要になってくると予想される。	
 Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19②多次元かつ時系列のコンボリューショナルデータ
を適切に解析できる AI を開発する
	  以下ではこれら２つの課題に対する我々の取り組みを紹介する。
コンボリューショナルデータを取得するセンサの概要と新規開発の取り組み
	  発酵生産において微生物の代謝は時々刻々と変化し、特に培地中の特定の栄養素の枯渇や溶存酸素の図１．電位測定の概略図.	
 Ag/AgCl 参照電極内は培地が侵入しづらいように
多孔質ガラスなどで仕切られており、常に一定の電位を保っている。一方、測定電極では培地内の様々な物質が酸化還元反応を起こし、培地成分の変化により酸化還元反応も変化するため計測される電圧が変化する。なお、電圧計の抵抗は非常に大きく、実際の電子のやりとりは非常に少ない。
したがって、酸化還元物質の消費による影響は抑えられている。	
 枯渇などに対して即座に代謝変化が起こり、数分後には培地の変化となって現れるため、新規に導入するセンサの時間分解能は分レベルのリアルタイム計
測が可能なものが望ましい。また、計測自体が微生物の動態や培地の成分に対して影響を与えないという非侵襲性も重要な要件となる。
	  例えば、
近赤外光を用いた分光測定はリアルタイム
性、非侵襲性で優れている。C-H や N-H、O-H 結合
は近赤外域の波長の光を吸収するが、同様の結合であっても分子種ごとに各結合が吸収する光の波長が少しずつ異なるため、培地成分の変化に応じて吸収ス

電位センサはこれに相当するもので、電極表面で起ペクトルが変化する。
様々な代謝産物の混合物である

きる酸化還元反応の情報を得ることができる。

培地のスペクトルはそれぞれの吸光が重なり合った	  図 1 に示す通り、異なる材料からなる電極を同じ複雑なものであり、解析は容易ではないが、抗体生産

水溶液に漬けるとそれぞれの電極上で電子のやり取

培養におけるグルコースと乳酸濃度の推定に用いてりが起き、反応の種類と量によって電圧値が変化す

いる例

8)

る。この測定は電池の電圧を測定するのと原理的にや排水処理プロセスのモデル系を解析したがあり、各方面で研究が進められている。

は同じであるが、出力が弱いためこの用途の電圧計

	  従来経験豊富な技術者が行なってきた、培地の色には特別な仕様が要求される。基準となる参照電極を見るという部分を科学的に解析する試みとして、は一定の酸化還元反応が起きるように設計されておRGB センサがある。ヒトの色覚は赤、緑、青に吸収り、この電極との間の電圧を計測することで測定電極大を持つ３種類のオプシンによって成り立ってい極の電位が求まる。

るが、RGB センサはこれに相当するものである。一	  ここで重要な点は測定電極の種類によって、表面方、分光装置ははるかに大きい波長分解能があり、で起きやすい反応には違いがあり、同じ溶液に対しこれによって技術者の目を超えられるのか興味深いても計測される電位は異なることである。一般に普ところである。

及している ORP センサは白金電極と Ag/AgCl 参照

	
  培地の匂いもバイオ生産の状態を判断するのに有電極間の電圧を計測するものであるが、白金電極は用な指標となる。例えば、揮発性有機化合物（VOC）

酸素との反応性が高く（燃料電池の電極触媒としての総体を捉える一次元の簡易センサがある。その他、用いられる所以である）、他の物質の有無について

揮発性の物質を特異的に検知するセンサは多数市販

は計測値に反映されづらい。そこで、我々は多種類されている。近年では、匂い分子を吸着する膜を用の測定電極を持つ電位センサを開発した（図２）。

いたシステムなど様々な測定技術が開発されてきて最初の取り組みとして、発酵生産試験において白金、

例

4)

いる 。

金、ガラス状カーボンの 3 種類の電位データを収集	  ここまで、人の五感に近いセンサを紹介してきた

し、生成物の収量予測に用いたところ、白金電極一が、最後に異なった計測原理に基づく電位センサを

種のみを用いるよりも予測精度が向上する結果を得紹介する。エネルギー代謝における NAD+や NADHて、特許を取得した（特許第 6606625 号）。現在、などの酸化還元対に代表されるように生物にとって電極種をさらに増やしてデータ収集を行い、解析技

酸化還元状態は生存に極めて重要な要素である。そ術の向上にも取り組んでいるところである。

のため、細胞内外の酸化還元状態をセンシングする

AI の開発機構を数多く発達させてきた 3), 6)。我々が開発した

	
  学習に必要なコンボリューショナルデータを収集

9)34

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

適制御入力として使用する。
	  微生物発酵生産における培養フェーズには、誘導期、対数増殖期、生育減衰期、そして定常期があり、フェーズ毎に培養状態に対する生産量の応答は変化
する 13)。予備検討により、培養フェーズ毎に作成したモデルと、一部区間を除く時間領域の大半を対象として作成したモデルの性能を比較した結果、前者
図２．多 ch 電位センサの概略図.	
 開発した電位センサは多種の測定電極を並列に持ち、共通の参照電極間の電圧を計測する。電極種により、起きやすい酸化還元反応が異なるため、各電極で計測される電位は異なったものになる。右のグラフは培養経過をリアルタイムに計測したイメージ図である。こうした複合的な電位変動データから
AI によって重要な情報を読み取る。	
 の性能がやや高い傾向がみられ、我々の培養系でもするために、制御対象となるパラメータの制御想定

れぞれを評価した。表 2 に今回の培養制御試験の実範囲から、ラテン超方格法 7)により培養条件を決定

施概要をまとめた。制御試験①は、選定したモデル

し、センサデータを取得した。ラテン超方格法は、（表 2）を用いて生成した静的な（培養時間中一定

設計空間を均一にサンプリングする手法であり、２の）最適制御入力による制御試験である。この静的種以上の培養条件の組み合わせを効率よく決定するな最適制御入力の生成には、培養時間毎に生成されことができる。

た最適制御入力のうち、目的変数のスコアが高い培	  今回紹介する事例では、最適制御の目標は、培養

養後半の時点のものが優先される手法をとった。制中の予測生産量を最大化することと定めた。予備検

御試験②は、制御試験①と同一のモデルを用いて生討として、培養中のある時点の説明変数に対して、成した動的な（培養中変化する）最適制御入力によ

目的変数を同じ時点から 420 分後までの 20 分間隔でる制御試験である。AI によって生成された予測値に設定し、各時点に対して機械学習による予測モデル

はノイズがあるため、実際の設定値は制御しやすいを作成した。今回の検討では、説明変数の組み合わように丸めているが、最適制御入力の生成過程で得せや前処理の違いによる予測性能の違いを適切に評られたハイスコアの制御入力分布に基づくと、その価するため、アルゴリズムはランダムフォレスト回ことによる生産量への影響は無視できると考えられ

帰に固定し、ハイパーパラメータの変更を最小限とた。制御実験③は制御試験①・②で使用したモデル

した。各モデルの性能評価をグループ K-分割交差検を更新し、それに基づき生成した動的な最適制御入証によって行なった結果、60 分先までの予測では力による制御試験である。この更新モデルは、これR2 = 0.95 の高い予測性能を示したが、予測時間が長までの訓練データに制御試験①・②のデータを追加

くなるほど予測性能は低下し、420 分先の時点の予し、かつ再度外れ値の確認および除外を行った訓練

測では 0.6 程度となった。ここでは予測精度を優先

データセットを学習させたものである。

して、60 分先の予測を目的変数に設定することにし	  それぞれの制御試験の結果を図 3 示した。これはた。培養制御実験では、60 分先を予測するモデルか

各培養制御試験（表 2）の生産量の時系列推移を 60

ら目的変数を最大化する制御パラメータを求め、最分毎の箱ひげ図で示したものである。白色のバーはフェーズ毎に生産量の応答が変化することが示唆された。しかし制御システムにおいては、一つのモデ
ルで培養時間全体をカバーできる方が作業性やメンテナンスの面での利便性が高いため、全ての時間領域をカバーする予測モデルを開発した。
AI による培養制御試験の実施
	  培養制御実験は 3 つの制御試験方式で実施し、そ培養制御試験種別	 予測モデル種別	
 訓練データセット種

最適制御力の種類	
 

反復数	
 

制御試験①	
 ML_model_1	 Dataset_1	
 

静的	
 

9	
 

制御試験②	
 ML_model_1	 Dataset_1	
 

動的	
 

7	
 

制御試験③	
 ML_model_2	 Dataset_2	
 

動的	
 

4	
 

表２．培養制御試験実施概要	
 a) 制御試験の最適制御入力を生成した機械学習モデルの種別を表す。	
 b) 機械学習モデルに使用した訓練データセットの種別を表す。	
 c) 静的：培養中制御パラメータの値が一定である。動的：培養中制御パラメータの値が変化する。	
 
	
 

35

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

訓練データの実測生産量、青色のバーは制御試験の御入力が、培養後半の最適制御入力が優先される手法

予測生産量、赤色のバーは制御試験の実際の生産量を取ったことから、培養前半で生成された最適制御入であり、赤と青が重なるのは予測生産量と実際の生力も適用できる動的な最適制御入力に変更すること

産量が同じ、すなわち予測精度が高いことを意味しで、それが改善する可能性があると考えられた。よっている。

て動的な最適制御入力を生成し、制御試験②（図 3 中	
  全ての制御試験で予測精度が高く、モデル設計にお図）を実施した。その結果、制御試験①と同様、培養

いて予測精度を優先したためと思われた。制御試験①前半の実際の生産量が訓練データの生産量よりも低（図 3 上図）では、培養後半の制御試験の実際の生産い傾向で、培養前半の生産量の改善はみられなかった。

量が、訓練データの生産量よりも有意に高かった一方

これは両制御試験の最適制御入力とも同じモデルをで、培養前半では訓練データよりも有意に低く、培養用いて生成したことが原因として挙げられる。それは前半の制御に課題があると考えられた。静的な最適制学習させた訓練データにモデルが大きく依存するた

図３．各培養制御試験（表 2）の実測生産量および予測生産量の時系列推移.	
 培養経過 1 分間隔のデータを 60 分毎の箱ひげ図で示した。白色	
 :	
 訓練データの実測生産量。青色：制御試験の予測生産量。赤：制御試験の実際の生産量。p 値は訓練データの実測生産量と制御試験の実際の生産量の t
検定に基づく（***：	
 p<0.001）。	
 36

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

め、訓練データの数や質の問題に起因する。一方で変なってくるであろう。また、実際に培養に関与する

動係数に基づくと生産量が安定的な傾向がみられた技術者にとって使い勝手のよいシステムとなること

ことから、制御試験②の動的な制御入力の適用は、制も普及のために重要である。我々はこれらの課題を御試験①の静的な制御入力よりも安定的に高い生産一つずつ克服していくことで、世界のバイオエコノ量が得られる可能性が考えられた。更新モデルを用い

ミーの根本となる発酵生産の改善に貢献できればとた制御試験③（図 3 下図）では、培養前半の生産量が考えている。

訓練データの平均程度となり、制御試験①・②より高	
  余談であるが、かつて職人の勘を科学的に解析すくなった。また最終到達濃度についても制御試験①・る取り組みが大きなブレイクスルーを生み出した例②に比べて有意に高くなり（p < 0.001)、生産量に関すがある。19 世紀の後半ドイツの第二次産業革命のおる改善がみられた。このことから制御試験③の最適制

り、工業の柱となる高品質の鉄を安定して生産する

御入力の精度は、モデルの更新により、制御試験①・必要に迫られた。鉄の品質を保つためには溶鉱炉内②で用いた最適制御入力よりも高くなったと考えらの温度制御が重要であり、溶けた鉄の色から温度をれた。制御試験全体を通じて、60 分後の生産量の予測予想することができる。しかし、これには熟練が必

精度が高く、また培養後半における制御試験の実際の要であるため、大幅な増産に向けて科学的な解析が生産量は訓練データの生産量よりも高かった。制御試行われた。そこで登場したのが溶鉱炉内の光のスペ験②では制御試験①に比べて生産量の安定性に関す

クトルと温度との関係を与えるプランクの公式である改善がみられ、制御試験③では制御試験①・②よりる。詳しい説明は割愛するがこのプランクの公式のも生産量が増加した。このことから我々の培養系にお導出過程で得られた知見（エネルギーが飛び飛びの

いて、AI が生成した最適制御入力による制御試験を積

値をとる）がのちの量子力学の誕生を生み、ひいて

み重ねることで、生産性因子の改善を図ることができは現代の科学文明に繋がっているのである。我々のたと考えられた。

取り組みからどのような知見が得られるのかアカデ	  以上バイオ生産における AI 導入の一事例を示した。

ミックな面からも興味を持って見守っていただけれ

ここではモデルの予測精度を優先としてモデルを設ば幸いである。

計しているが、今後は生産量の向上を優先とし、例えばより遠い将来を予測し続けるといった設計も検討

引用文献が必要だろう。また新規センサから取得したデータを

1)

訓練データに追加してモデルを作成し、その性能を評

Arundel, A., and Sawaya, D. 2009. The
Bioeconomy to 2030: designing a policy agenda,

価していく取り組みも進めていく予定である。
おわりにParis, France, Organisation for Economic	  本稿ではコンボリューショナルデータと AI を活

Cooperation and Development.

用した次世代の培養制御技術開発の取り組みについ2)て紹介した。我々は培養槽に各種センサを接続する

藤田朋宏・笠原堅, 2019. バイオとデジタルの融合―人の制御を超えたバイオ生産マネ

ことで、これまでよりも飛躍的に多くのデータを得ジメントにおける AI の活用, B&I. 77(2):ることに成功している。このようにして得られた

174-177.

データは培養状態に関わる豊富な情報を含んでいる
3)

が、多次元の時系列データであり人間の脳では扱うことが難しい。これに対して我々は複合的なデータ

Green, J., Paget, M. 2004, Bacterial redox
sensors. Nat Rev Microbiol 2, 954–966.

から適切な培養条件を予測する AI モデルの開発に4)成功しており、新規センサの導入や解析技術の向上

本多典広, 長 塩 尚 之, 吉 岡 雅 也, 粟津 邦 男. 2011. 近赤外分光分析による微生によってさらなる改善が期待される。一方、現時点の AI モデルは動的制御のための最適制御入力を提物生成代謝物の推定に関する基礎的検討.

示するに留まっている。また、提示された最適制御

EICA: 16(2･3): 38-44.

入力に対する判断や実際の培養槽への制御値入力は5)

人間が実施している。産業への実装を想定すると、菊地亮太. 2018. データ同化を用いた日本酒
醸造工程の支援システムの開発. J. Brew.

今後はリアルタイムに最適制御入力を行う AI の開Soc. Japan. 114(11): 707-713.

発と制御入力を直接培養槽に送信し、人の手を介さ6)ず自動で培養槽を制御するシステムの開発が重要に

37

Lopez-Mirabal, H. R. and Winther, J. R. 2008.

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2021) Vol.19

Redox characteristics of the eukaryotic cytosol,
Biochim. Biophys. Acta 1783: 629–640.
7)

McKay, M.D., Beckman, R.J., and Conover,
W.J. 1979. A comparison of three methods forselecting values of input variables in theanalysis of output from a computer code.
Technometrics. 21: 349-245.

8)

生田目哲志, 中村幸弘, 伊﨑文晃, 平野明成.
2017. バイオ抗体医薬生産ソリューション,
横河技報. 60. 2.

9)南戸秀仁. 2009. 匂いセンシング技術とその応用. 日本放射線安全管理学会第 7 回学術大会特別公演. 2.

10)

野村敦子. 2019.

データがもたらす経済・社会の変革. JRI レビュー. 9(70): 61-101.
11)鮫島広年. 1974. 発酵業の進歩. 化学と生物.
12(9): 606-612.

12)

Shih, C., and Wang, C.H. 2016. Integrating
wireless sensor networks with statistical quality
control to develop a cold chain system in foodindustries. Computer Standards & Interfaces 45:
62-78.

13)

Stanbury, P.F., and Whitaker. 1988. 発酵工学の基礎―実験室から工場まで. PP11. 石崎文彬(訳), 学会出版センター.

14)

統合イノベーション戦略推進会議. 2019. バイオ戦略 2019−国内外から共感されるバイ
オ コ ミ ュ ニ テ ィ の 形 成 に 向 け て . URL:
https://www.kantei.go.jp/jp/singi/tougou-innova
tion/pdf/biosenryaku2019.pdf

38

論文執筆要領	
 極限環境生物学会誌論文執筆要領
１．一般的事項（１） テキストファイル形式または Microsoft Word
形式で保存できるワードプロセッサ等を用いて原稿を作成すること。
（２） タイトルページには、1)論文題名、2)著者名、
3)著者所属機関名、4)ランニングタイトル、5)連絡対
応著者名およびその連絡先住所・電話番号・FAX 番号・e-mail アドレス、6)キーワード（５語以内）を明示すること。日本語で作成した論文には、これらの英語訳を併記すること。
（３） 論文印刷には A4 版用紙の片面を使用し、１
行４０字（英語の場合には１行６０字）、１頁２５行で印刷すること。イタリック、ボールド、あるいはスモールキャピタルにする語句がある場合は、それぞれ赤字で下線、波下線、二重下線を記すこと。
（４） 略語リストがある場合には、本文第１頁に脚注として略語の項を設け表記すること。単位系と省略記号は SI 単位を基本とする。
（５） 生物の命名及び記載は International Code of
Nomenclature of Prokaryotes, International Code ofBotanical Nomenclature, International Code ofZoological Nomenclature に従う。学名が初出の場合は全部を記載すること。原則として、２回目以降は属名の頭文字を略号とするが、紛らわしい場合には省略せずに記載すること。
（６） 物質名の表記は以下の規定に従うこと。
１） 有機化合物の表記および放射性同位元素による標識化合物の表記は IUPAC 規定に従うこと。
２） 生化学関連事項の命名は IUPAB 制定の命名法に従うこと。
３） 化学式に用いられる記号、略号などは Chemical
Abstracts の用例に従うこと。
（７） 論文受理後、完成した本文および図表等の印刷に必要な全てのファイルを収めた電子媒体を編集委員長宛に郵送するか、またはそれらのファイルを
e-mail 添付書類として編集委員長宛に送付すること。
２．投稿論文の構成（１） 原著論文は 1)標題、2)アブストラクト、3)
本文、4)引用文献、5)表ならびに図、図の説明文、の順にまとめること。
（２） 標題は論文内容を具体的に表す簡潔なものとすること。標題の下に著者名、所属機関名、所在地を書く。著者が複数で、所属機関が異なる場合は、
著者名末尾に上付数字を付けて区別するとともに、連絡対応著者名を指定すること。
（３） 原著論文ならびに総説のアブストラクトは英語で記述するものとし、通常論文・総説では200words 以内、短論文では 100words 以内で作成すること。
39（４） 通常論文の本文は原則として、緒言、材料および方法、結果、考察（あるいは結果と考察）、謝辞で構成する。短論文では項目分けをしない。
（５） 原著論文ならびに総説では、必要に応じて図表を用いる。それぞれの図表を挿入したい位置を、原稿右側の余白部分に指示すること。
（６） 文中での文献の引用は、引用文献の項目で整理した文献番号を用いること。図表の引用はその番号によること。
（７） 脚注が必要な場合には、該当事項の右肩に通し番号を付け、当該頁の下部に説明文を付けること。
３．引用文献（１） 引用文献は下記の例に準じ、本文中の該当人
名あるいは事項の右肩に 1), 1-3)のように番号を付し、また、本文末尾の引用文献の項に第一著者のファミリーネームのアルファベット順に 1., 2., 3., --の番号を付し一括記載する。Ibid., idem は用いないこと。私信、未発表の研究結果、学術雑誌に受理される前の論文、抄録が印刷されていない口頭発表など
は引用文献に含めないこと。雑誌の略号は、Chemical
Abstracts Service Source Index (CASSI) 1907-1984(Cumulative)およびその補遺版により、雑誌名、書名、
年、巻および頁の示し方は下記によること。
（２） 雑誌引用のとき
Chuakrut, S., Arai, H., Ishii, M., and Igarashi, Y. 2000.
Characterization of a bifunctional archaeral acylcoenzyme A carboxylase. J. Bacteriol. 185: 938~947.
（３） 書籍引用のとき
児玉徹. 1997. V 近代的な微生物利用工業１．アルコール, pp191~197.児玉徹・熊谷英彦編, 食品微生物学,
文永堂出版
４．表と図およびその説明（１） 表と図は印刷版下を作成すること。
（２） 本文を英語で書いた場合には図表も英文で作成すること。
（３） 表と図は一つに対して１頁使う。各頁の右上に著者名ならびに図の番号を入れること。
（４） 表題は表の上部分に書くこと。表の内容説明
文ならびに注は、表の下に記述する。注の表示にはa),b),c)を上付で明記し、記述には a),b),c)を上付にせず用いる。
（５） 図の標題ならびに説明文は別紙にまとめて印刷すること。図の標題の最後にはピリオドを付し、内容説明は標題の後に改行して記載すること。
（６） 写真は明瞭な陽画を必要部数添付すること。

学会会則	
 極限環境生物学会会則（名称）第６条 会員として入会しようとする個人または団
体は、本会事務局が定める手続きに従って申し込みを行い、本会会長による承認を得なければならない。

第１条 本会は、極限環境生物学会（英文名：TheJapanese Society for Extremophiles ）という。

（会費）（以下本会という）第７条 	
  会員は下記の会費を納めるものとする。
（目的）
正会員	
  	
  年額	
 
第２条 本会は、極限環境生物研究の発展に寄与し、極限環境生物の研究、教育、利用の推進に寄与することを目的とする。

5,000 円

（但し身分が学生である者および 65 歳以上となった正会員は申請により年額 2,000 円とすることができる。前者の場合は指導教員の署名、後者の場合は幹事会による事後承認を必要とする。）（事業）
第３条 本会は、研究発表会及び講演会等の開催、極限環境生物学会誌（英名：Journal of Japanese Society
for Extremophiles）の発行、国際極限環境生物学会等との連携事業、研究奨励賞・ポスター賞の授与、その他前条の目的を達成するために必要な事業を行う。

名誉会員	
  年額	
  0 円

（会員の種別等）

（退会）

第４条	
  本会の会員は正会員、名誉会員、団体会員
および賛助会員とする。

第８条 会員は会長に届けることによって退会することができる。

2.正会員は極限環境生物に関する研究に従事する、または、これに関心を持つ個人であって、本会の目的に賛同し、定められた会費を納めた者をいう。身分が学生である者および 65 歳以上となった正会員の会費は別に定める。便宜上これらの者をそれぞれ正会員（学生）および正会員（シニア）と称する。

（役員）

3.名誉会員は、当学会の発展に功労のあった者で、幹事会による推薦・選考を経た後、評議員会による承認を経て、会長により指名される。

3. 副会長は会長を補佐し、会長に事故ある場合には会長の職務を代行する。

団体会員	
  年額	
  20,000 円
賛助会員	
  年額	
  一口以上（一口 30,000 円）

第９条	
  本会には会長 1 名、副会長 2 名、評議員若干名、幹事若干名、会計監査 2 名の役員をおく。
2. 会長は本会を代表し、会務を統括する。

4. 幹事は、幹事長、庶務、学術活動、会計、を分担し、事業計画の立案、事業の実施、庶務会計、シンポジウムの企画立案、学会誌発行、国際極限環境生物学会等との連絡などの本会の事務を行う。

4. 団体会員は極限環境生物に関心を持つ団体（法人等）であって、その団体内の本会の目的に賛同する
代表者を含めて３名以内の所属者を指名して会員登録を行い、定められた会費を納めた団体をいう。

5. 会計監査は本会の会計を監査する。

5. 賛助会員は本会の目的に賛同し、定められた賛助
会費を１口以上納めた個人または団体をいう。
第５条 会員は本会が開催する諸事業に参加し、本会の発行する印刷物、PDF 等の配布を受けることができる。

（役員の選出と任期）第１０条	
  会長、副会長、評議員は本会の総会において選出される。
2. 幹事、会計監査は、副会長、評議員以外の正会員の中から会長が指名し、総会の承認を受ける。

（入会）
40

3.	
  会長、副会長の任期は２年とし重任を妨げない。
（評議員会）
4. 評議員の任期は２年とし重任を妨げないが、原則として連続 2 期を限度とする。但し、会長が指名する者はこの限りではない。	
 第１３条	
  評議員会は会長、副会長、評議員をもって構成する。会長は年１回以上評議員会を召集し、議長となり、会の重要事項を審議し総会に提案する。

5. 幹事長の任期は 2 年とし重任を妨げない。
（総会）
6. 庶務幹事の任期は 2 年とし重任を妨げないが、連続 2 期を限度とする。
7.	
  年会幹事の任期は 2 年とし 1 期限りとする。

第１４条	
  本会は原則として年１回総会を開き、会務を協議し議決する。
総会は会長が召集する。

8. 庶務幹事、年会幹事以外の幹事の任期は 2 年とし重任を妨げない。

第１５条	
  総会の議決は出席会員の過半数の賛成をもって行う。

（名誉会長）（会計年度）

第１１条	
 

第１６条	
  本会の事業年度は 4 月 1 日に始まり、翌年 3 月 31 日に終る。

本会には名誉会長をおくことができる。

2. 名誉会長は、本会に対し大局的な見地による適切な助言を与える。

（付則）

3. 名誉会長は、会長として学会の運営及び発展に特別の功績があった者で、幹事会による推薦、評議員
会を経て、総会の承認を受ける。

第１７条 	
  本会則の施行および本会の運営についての細則は総会の議決を経て別に定める。
第１８条 	
  本会則の変更は総会の議決を経て行う。

（委員会の設置と委員の任期）
第１９条	
  本会則は、1999 年 10 月 19 日より施行す
る。

第１２条	
  本会に学会誌編集委員会、研究奨励賞選
考委員会、若手シンポジウム委員会を置く。

2001 年 11 月 29 日改定
2002 年 12 月 1 日改定
2003 年 12 月 1 日改定
2005 年 11 月 7 日改定
2007 年 12 月 1 日改定
2010 年 1 月 1 日改定
2012 年 12 月 1 日改定
2013 年 10 月 26 日改定
2017 年 10 月 16 日改定
2018 年 12 月 8 日改定
2020 年 4 月 1 日改定

2. 学会誌編集委員会（会長指名の若干名で構成し､委員長は互選する）は学会誌の編集、論文審査の任にあたる。
3. 研究奨励賞選考委員会（副会長が委員長を務め、学術担当幹事と委員長指名の委員、計 10 名程度で構成する）は本会の研究奨励賞受賞者を選考する。
4. 若手シンポジウム委員会（会長指名の若干名で構成する）は学術担当幹事と共同でシンポジウムを企画立案し、運営をサポートする。委員の任期は 2 年とし 2 期限りとする。委員長は 2 期目の委員の中から互選する。

41

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2020) Vol.18

学会細則	
 極限環境生物学会細則（会員）
第１条 入会を承認された正会員、名誉会員、団体会
員、賛助会員は、所定の会費を速やかに納
入する。

（授賞）
第１４条 研究奨励賞・ポスター賞の授賞規定は別途定め全会員に配布する。
（細則の変更）第１５条 本細則の変更は総会の議決による。

（総会）
第２条 総会の議案は副会長、幹事等と共に会長が作成し、評議員会の議を経た後提出する。議案には前年度の事業内容及び収支決算、新年度の事業計画、及び収支予算を含むものとする。
第３条 総会は会員の１／１０以上の出席（但し委任状を含む）をもって成立する。

（付則）
第１６条 今期の本会事務局は、東洋大学 理工学部
応用化学科 生命工学研究室 峯岸宏明研究室（埼玉県川越市鯨井）内とする。
第１７条 本細則は、1999 年 10 月 19 日よりこれを実施する。

（役員の選出）第４条 会長、副会長、評議員は会員の選挙によって決められる。会長は選挙によらず評議員を指名することが出来るが、総会での承認を必要とする。
第５条 会長は会員の中から少なくとも３名を選んで選挙管理委員を委嘱する。選挙管理委員
は選挙事務を行う。
第６条 会長は、評議員会の承認を得て必要な委員会を作ることが出来る。

2002 年 12 月 1 日改定
2003 年 12 月 1 日改定
2006 年 6 月 30 日改定
2007 年 12 月 1 日改定
2010 年 1 月 1 日改定
2012 年 12 月 1 日改定
2017 年 7 月 21 日改定
2017 年 10 月 16 日改定
2019 年 11 月 17 日改定
2020 年 4 月 1 日改定（名誉会員）
第７条 名誉会員に推戴される者は、推戴される年の学会年度始まりにおいて、満 70 歳に達している会員とする 。
第８条 名誉会員の総数は、原則として会員総数の５％を目安とする。
第９条 名誉会員に推戴された者は、総会の席で、推戴の盾と記念品を贈呈される。
第１０条 名誉会員は当学会の催すシンポジウム・年会等に招待される。
（評議員会）
第１１条 評議員会は評議員の半数以上の出席（委任状を含む）をもって成立する。
第１２条 評議員会の決議は出席者の過半数の賛成により成立する。
（退会）
第１３条 会長は、会費を３年以上滞納した会員を退会させることが出来る。

42

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2020) Vol.18

運営体制	
 
極限環境生物学会運営体制（ 2020-2021 年度）
名誉会長

故 掘越 弘毅

会長

大島 泰郎
伊藤 俊洋
井上 明

副会長

石野 園子
板谷 光泰
石田 真巳
伊藤 佑子
大島 敏久
鎌形 洋一
川上 文淸
河原林 裕
倉光 成紀
小林 哲夫
芝 弘孝
高井 研
中川 和倫
中島 春紫
野尻 秀昭
長谷川 功
早川 敦
半澤 敏
藤浪 俊
藤原 伸介
藤原 健智
宮崎 健太郎
森屋 利幸
山岸 明彦
湯本 勳
若木 高善

共和化工株式会社 環境微生物学研究所
一般財団法人北里環境科学センター
東洋大学 バイオナノエレクトロニクス研究センター

評議員（５０音順、敬称略）
九州大学大学院 農学研究院
慶応義塾大学 環境情報学部
東京海洋大学 海洋環境学科
創価大学 工学部
大阪工業大学 工学部
国立研究開発法人産業技術総合研究
B&I サポート所
次世代バイオ医薬品製造技術研究組
大阪大学大学院 理学研究科
合名古屋大学大学院 生命農学研究科
サントリーMONOZUKURI エキスパート株式会
国立研究開発法人海洋研究開発機構
社
愛媛県立今治西高等学校
明治大学 農学部
東京大学 生物生産工学研究センター
日本大学 生物資源科学部
味の素株式会社 バイオファイン研究所所
東ソー株式会社
アメリエフ株式会社
関西学院大学 理工学部
静岡大学 理学部
国立研究開発法人産業技術総合研究
共和化工株式会社所
東京薬科大学 生命科学部
国立研究開発法人産業技術総合研究
東京大学大学院 農学生命科学研究科
所
	
 
	
 

	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 
	
 

	
 
	
 
	
 

	
 

幹事長
幹事会顧問

中村	
 	
 顕
宇佐美	
 	
 論
工藤	
 俊章
庶務担当
道久	
 則之
古園	
 さおり
編集委員長
石井	
 正治
編集副委員長
石野	
 良純
学会誌担当
古園	
 さおり
相馬	
 亜希子
八波	
 利恵
M&E 誌担当
布浦	
 拓郎
会計担当
高品	
 知典
峯岸	
 宏明
ホームページ担当 三輪	
 哲也
黄川田	
 隆洋
年会担当
鴫	
 直樹
荻野 博康
学術担当
跡見	
 晴幸
伊藤	
 隆
伊藤	
 政博
折田	
 和泉
加藤	
 千明
國枝	
 武和
栗原	
 達夫
郷田	
 秀一郎
小西	
 正朗
仲宗根	
 薫
東端	
 啓貴
福居	
 俊昭
若井 暁
会計監査
中村 聡
鳴海 一成

幹事会
筑波大学大学院	
 生命環境科学研究科
東洋大学	
 理工学部
北里大学	
 生命科学部
東洋大学	
 生命科学部
東京大学	
 生物生産工学研究センター
東京大学大学院	
 農学生命科学研究科
九州大学大学院	
 農学研究院
東京大学	
 生物生産工学研究センター
千葉大学大学院	
 園芸学研究科
東京工業大学	 生命理工学院
国立研究開発法人海洋研究開発機構
東洋大学	
 生命科学部
東洋大学	
 理工学部
国立研究開発法人海洋研究開発機構
国立研究開発法人農業・食品産業技術総合研究機
国立研究開発法人産業総合研究所	
 構
大阪府立大学大学院 工学研究科
京都大学大学院	
 工学研究科
国立研究開発法人理化学研究所
東洋大学	
 生命科学部
東京工業大学	 生命理工学院
国立研究開発法人海洋研究開発機構
東京大学大学院	
 理学系研究科京都大学	
 化学研究所
長崎大学	
 工学部
北見工業大学	
 工学部
近畿大学	
 工学部
東洋大学	
 生命科学部
東京工業大学	 生命理工学院
国立研究開発法人海洋研究開発機構
東京工業大学
東洋大学 生命科学部

若手シンポジウム委員会
郷 田 秀 一 創価大学 理工学部
佐藤 喬章
京都大学大学院 工学研究科郎
川本 純
京都大学 化学研究所
Oleg Gusev 国立研究開発法人理化学研究所	
 秀瀬 涼太
神戸大学大学院
加藤	
 慎吾
国立研究開発法人理化学研究所	
 科学技術イノベーション研究科
亀谷	 将史	  東京大学大学院	
 農学生命科学研究科	
 大平 高之
東京大学大学院 工学系研究科

委員長
委員

	
 
	
 
	
 
	
 

43

Journal of Japanese Society for Extremophiles (2020) Vol.18

編集委員会
委員長	
  ：石井正治（東大）
副委員長：石野良純（九大）
学会誌担当：古園 さおり（東大）、相馬 亜希子（千葉大）、八波 利恵（東工大）
学会事務局	
 〒350-0815 埼玉県川越市大字鯨井２１００
東洋大学 理工学部 応用化学科 生命工学研究室 峯岸宏明研究室内
極限環境生物学会事務局	
  中村	
  顕	
  (幹事会幹事長)
E-mail: kyokugenjm10@extremophiles.jp
URL: http://www.extremophiles.jp/
学会誌編集
山本まみ
発刊日	
  2021 年 3 月 31 日