微生態和文誌30巻2号　ハイライト

総説

メタゲノム情報を基盤とした土壌細菌コミュニティの解析　　加藤 広海、小川なつみ、津田 雅孝

微生物は地球上の広範な環境に棲息し，各環境に特有なコミュニティを形成しながら，生態系にとって必須な機能の根幹を担っている。近年のシーケンス技術の向上および低コスト化によって，世界的規模で環境メタゲノムデータが爆発的に蓄積されている。それら環境メタゲノムデータの比較によって，我々にとって最も身近な存在である土壌環境が地球上で最も微生物多様性に富んだ環境であることがわかってきた。これら莫大な多様性を持った微生物コミュニティは，メンバー間で互いに密接に関わり合いながら，物質循環だけでなく環境汚染物質浄化など，様々な土壌機能を支えていると予想される。筆者らの研究室では，閉鎖系の汚染土壌のメタゲノムを経時的に比較し汚染に対する遺伝子プールの変動様式を解析した結果，土壌微生物生態系が化学物質による一時的な撹乱に対してロバスト性（外的・内的撹乱に抗って機能を維持する性質）を有していたことが判明した。一方で，このような環境サンプルは“再現性”や“普遍性”を議論しにくいため，何らかの実験系で検証しその取得情報とメタゲノムデータを関連づける必要がある。本稿では，（1）添加汚染物質分解における微生物間の協調的関係，および（2）土壌撹乱の後に菌叢が元に戻る現象について，当該土壌から回収した細菌（群衆）を用いた実験系で得られた成果をメタゲノムデータと照合しながら紹介する。

微生物のシングルセルゲノミクス研究の現状と未来　　モリ　テツシ

自然界は様々な特殊な環境から成り，その中では多様な微生物がその環境に合った特有な生態系を構成し共存することで環境や生態系を維持するための重要な役割を担っていると考えられる。しかしながら，環境中の微生物の99% 以上は難培養微生物（未知・新種を含む）と言われており，従来の培養技術に依存した解析ではこれらの微生物にアクセスすることが困難だった。そこで，培養技術に依存しないアプローチである，メタゲノミクスが考案され，難培養微生物叢の機能に加えて生態系や環境中における微生物の影響などを理解することもできるようになった。しかしながら，メタゲノミクスでは様々な微生物のゲノムをミックスした情報が得られるため，個々の微生物の生態系内での役割を明確に知ることは不可能であった。このような背景の中，2004 年にRoger Lasken 率いる研究グループが世界で初めて大腸菌の単一細胞からゲノムを解読することに成功し，ここから微生物を対象としたシングルセルゲノミクス（SCG）が一気に開花した。本総説では，SCG の発展の流れや応用例をあげながら，SCG の最新の取り組み，今後の課題や展望について紹介する。

リサーチ最前線

植物共存細菌の多様性を正しく評価する技術イノベーション　　池永 誠、境 雅夫

植物の表面や内部に生息する細菌（植物共存細菌と呼ぶ）の多様性を迅速かつ簡便に解析する方法は未だ確立されておらず，その活用研究は遅れている。とりわけ植物共存細菌のSSU rRNA 遺伝子をPCR増幅して多様性を解析する分子生態学的研究においては，宿主植物に由来するオルガネラ（ミトコンドリアおよびプラスチド）の遺伝子が過剰に増幅され，植物共存細菌の多様性が過小評価される重大な問題が存在する。そこで，この問題に対してブレイクスルーとなり得る新技術，すなわち「PCR 過程においてオルガネラ遺伝子の増幅を抑制する一方で，植物共存細菌の遺伝子を選択的に増幅する技術」を，Locked Nucleic Acid（LNA）を含むオリゴヌクレオチド（LNA オリゴ）によるPCR クランプ技術を適用して開発したので，そのメカニズムと効果について紹介する。