Research

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環境中の微生物やウイルスの生態・多様性・進化をテーマに研究を行っています。研究対象はゲノムから細胞、生態系、物質循環まで、研究手法は野外調査（フィールド）から観察・培養・実験（ウェット）、大規模ゲノム解析（ドライ）まで、そのスケールの幅広さが微生物生態学の魅力です。メタオミクスやロングリードシーケンサーといった新たな手法や技術の登場で目覚ましい進歩を迎えているホットな研究分野でもあります。

　私の研究では主に、琵琶湖をはじめとする、国内外の湖を調査地にしています。湖の微生物生態系や物質循環の理解を目的とした研究にとどまらず、湖という生態系ならではの特徴を生かし、微生物学・生態学・進化学・ゲノミクス等を含む、生命科学全般の諸問題に答えうる研究への展開を目指しています。特に、それぞれの湖を生態系の「replicate (反復)」や「control (対照)」として捉え、その微生物多様性を高解像度に相互比較することで、生物・ゲノム・遺伝子の多様性の源泉や、その進化の道筋を炙り出すアプローチに興味を持っています。

※(湖沼の)微生物生態学の重要性やその面白さについては、こちらもご覧ください↓

これまでに取り組んできた主な研究

こちらをご覧ください。

現在取り組んでいる主な研究

湖沼微生物環境ゲノム情報基盤の構築

全国の大水深淡水湖から真核生物・原核生物・ウイルスの全DNA・RNAサンプルを採集し、湖沼の微生物とその遺伝子の多様性を網羅した、メタゲノム・メタトランスクリプトームデータの構築を進めています。特に琵琶湖においては2水深・12か月・にわたる時空間的な調査を行い、ショートリードによる通常のDNA・RNAシーケンスに加え、ロングリードメタゲノム解析やシングルセル解析を行っており、高網羅度・高品質な環境微生物ゲノム情報の集積を進めています。得られたデータは湖沼微生物環境ゲノムデータベースとして整理し、環境微生物の多様性・生態・進化に迫る研究の基盤として活用していく計画です。特に、系統内のゲノムの微小多様性に興味を持っており、集団内・時系列間・湖間での1塩基解像度でのゲノム多様性の解明や、それらの系統間での共通点や差異から炙り出される、微生物ゲノムの種分化・種内多様化の生成・維持のメカニズムと、その進化的な背景に迫る研究に興味を持っています。

▲国内の主要な大水深淡水湖

大水深淡水湖に特有の細菌の単離培養への挑戦

これまでの研究で、大水深淡水湖には独自の微生物多様性・微生物生態系が存在することが示され、FISH法、16S rRNA遺伝子アンプリコンシーケンス、メタゲノム解析等の培養非依存的なアプローチによってその生態の実像に迫ろうとしてきました。しかし、現存量の変動やゲノム情報から推測される生理・生態的特性は仮説に過ぎず、単離培養株を用いた実験的な検証が望まれます。また単離培養株を獲得することで、それに感染するウイルスの単離や、多様な環境ストレスへの応答を検証することも可能になります。しかし、これまでに注目してきた深水層特異的な細菌系統のほとんどが培養株が確立していない難培養系統で占められています。現在進めている研究では、多くの貧栄養性の細菌系統の単離で実績をあげてきたハイスループット限界希釈培養法を用いて、深水層に特有の細菌系統群の単離に挑戦しています。

その他の共同研究

これまでに開拓してきた各地の湖へのアクセスと、すでに採集済みのサンプル・膨大な環境ゲノムデータ、またその解析を手掛けてきた知見と経験を活かして、分野にこだわらず様々な研究者の方と共同研究を進めています。すでに論文として公開されている成果も多くあるほか、現在までに、湖の藻類・真核微生物・ウイルスのゲノム解析や、湖沼深層における準易分解性有機物の動態に関与する細菌系統の特定、といったテーマでの研究にも取り組んでいます。湖のサンプルや微生物の環境ゲノム情報に興味がある方や、面白い研究アイデアをお持ちの方は、ぜひお気軽にお声がけください。

▲琵琶湖の定期観測地点より（水深73 m）

▲結氷期の然別湖の採水 (水深約100m)

▲雨のチューリッヒ湖

▲猪苗代湖の国際共同調査