研究者詳細

顔写真

カトウ　ヒロミ
加藤　広海
Hiromi Kato
所属
大学院生命科学研究科　生態発生適応科学専攻　土壌微生物分野
職名
特任助教（研究）
学位

  • 博士（農学） （東京農工大学）

所属学協会 5

  • 日本土壌微生物学会

  • 環境バイオテクノロジー学会

  • 日本ゲノム微生物学会

  • 日本農芸化学会

  • 日本微生物生態学会

研究キーワード 4

  • 細菌叢

  • 環境浄化

  • 土壌

  • 環境微生物

研究分野 1

  • ライフサイエンス / 植物栄養学、土壌学 /

論文 28

  1. Carbon Source Acts as a Deterministic Filter Shaping Microbial Succession and Rare-Abundant Decoupling in Soil Bacterial Communities

    Leonardo Stari, Hiromi Kato, Kouhei Kishida, Yoshiyuki Ohtsubo, Michio Kondoh, Yuji Nagata

    ISME Communications　2026年4月20日

    出版者・発行元： Oxford University Press (OUP)

    DOI： 10.1093/ismeco/ycag108 　

    eISSN：2730-6151

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    Abstract The principles governing microbial community assembly and the interplay between deterministic selection and stochasticity remain central debates in ecology. We investigated how chemically diverse carbon sources act as ecological filters shaping soil bacterial communities. Using replicated microcosms amended with distinct substrates (glucose, succinate, naphthalene, phenanthrene, or γ-HCH) or under starvation, we tracked community trajectories via high-frequency 16S rRNA gene sequencing (29 timepoints, triplicate) and quantitative ecological modeling. Null model analysis confirmed the carbon source as the primary deterministic filter, enforcing high reproducibility (homogeneous selection governing ~74% of assembly among replicates) and overriding stochastic effects. Crucially, abundant (>1%) and rare (<0.1%) taxa exhibited decoupled assembly mechanisms. While abundant taxa were driven largely by dispersal limitation (~59%) and variable selection, the rare biosphere displayed a temporal regime shift. Unlike the immediate response of dominant taxa, rare taxa transitioned from stochastic isolation to strong deterministic selection (surging to ~50%) only during later successional stages. This reframes the rare biosphere as a "latent responder" reservoir recruited by metabolic byproducts rather than the primary substrate. Additionally, time-resolved interaction networks revealed that under severe stress from toxicity or starvation, interactions shifted from competitive exclusion to facilitation (e.g., necromass scavenging). These patterns provide strong empirical support for the Stress Gradient Hypothesis in a microbial context. Collectively, our findings demonstrate how deterministic filtering and stress-mediated cooperation jointly structure ecosystems, providing a high-resolution temporal dataset to further interrogate these fundamental ecological principles.

  2. Directional Colony Growth of Cupriavidus toward Sphingomonads.

    Hiromi Kato, Shoko Hirano, Chiaki Haga, Sayaka Sakogawa, Yoshiyuki Ohtsubo, Yuji Nagata

    Microbes and environments　41　(2)　2026年

    DOI： 10.1264/jsme2.ME25087 　

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    Bacterial communities often originate from physical encounters between distinct species on solid surfaces; however, the mechanisms underlying these initial interactions remain unclear. The γ-hexachlorocyclohexane (γ-HCH; a toxic recalcitrant insecticide)-degrading consortium includes the surface-motile bacterium Cupriavidus sp. strain TKC and the γ-HCH-degrading Sphingobium sp. strain TKS. During a co-culture on R2A agar, TKC colonies exhibited directional colony growth (DCG), characterized by asymmetric expansion toward neighboring TKS colonies. When TKC colonies eventually overgrew TKS colonies, non-motile TKS cells were passively carried along the expanding TKC front, indicating that DCG facilitates the physical association and surface dispersal of Sphingobium cells. DCG activity was also observed against various strains of Sphingobium, Sphingomonas, and Novosphingobium, whereas extremely weak or no DCG activity was observed toward other bacterial groups, including representatives of α-, β-, and γ-proteobacteria as well as actinobacteria. These results indicate that TKC exhibits DCG selectively toward sphingomonads, recognizing taxon-specific cues rather than responding indiscriminately to neighboring colonies. Among the components tested, sphingosine reproducibly triggered DCG in a dose-dependent manner, and the inhibition of sphingolipid biosynthesis in Sphingobium with myriocin markedly suppressed the inducing effect. These results highlight the sphingosine-mediated induction of DCG as a molecular mechanism underlying the initial step in the spatial organization of bacterial communities on solid surfaces.

  3. Draft genome sequence of Cupriavidus sp. strain TKC, isolated from a γ-hexachlorocyclohexane-degrading community. 国際誌

    Hiromi Kato, Yoshiyuki Ohtsubo, Shoko Hirano, Sachiko Masuda, Arisa Shibata, Ken Shirasu, Yuji Nagata

    Microbiology resource announcements　12　(12)　e0056723　2023年12月14日

    DOI： 10.1128/MRA.00567-23 　

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    Cupriavidus sp. strain TKC was isolated from a microbial community enriched with γ-hexachlorocyclohexane (γ-HCH). This strain did not show γ-HCH-degrading activity but was one of the major members of the community. Here, we present the draft genome sequence of the strain TKC with a size of 7 Mb.

  4. 土壌微生物による化学合成農薬分解のフロンティア 招待有り 査読有り

    永田裕二, 加藤広海, 大坪嘉行

    農薬学会誌　48　(2)　125-131　2023年8月

    DOI： 10.1584/jpestics.W23-22 　

  5. Reconstruction of a Soil Microbial Network Induced by Stress Temperature 査読有り

    Dailin Yang, Hiromi Kato, Kazutaka Kawatsu, Yutaka Osada, Toyohiro Azuma, Yuji Nagata, Michio Kondoh

    Microbiology Spectrum　10　(5)　2022年10月26日

    出版者・発行元： American Society for Microbiology

    DOI： 10.1128/spectrum.02748-22 　

    eISSN：2165-0497

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    By combining amplicon-based diversity survey with recently developed nonlinear analytical tools, we successfully determined the interaction networks of more than 150 natural soil microbial genera under less or more temperature stress and explored the applicability of the stress gradient hypothesis to soil microbiota, shedding new light on the well-known hypothesis.

  6. 従属栄養細菌の極貧栄養環境での CO 2 依存的な増殖現象 招待有り 査読有り

    永田裕二, 加藤広海, 大坪嘉行

    環境バイオテクノロジー学会誌　22　(1)　9-13　2022年6月

    DOI： 10.50963/jenvbio.22.1_9 　

  7. Genome evolution related to γ-hexachlorocyclohexane metabolic function in the soil microbial population. 国際誌 査読有り

    Hiromi Kato, Lijun Su, Ayami Tanaka, Honami Katsu, Yoshiyuki Ohtsubo, Shigeto Otsuka, Keishi Senoo, Yuji Nagata

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry　2022年3月17日

    DOI： 10.1093/bbb/zbac042 　

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    γ-Hexachlorocyclohexane (γ-HCH)-degrading strain, Sphingobium sp. TA15, was newly isolated from an experimental field soil from which the archetypal γ-HCH-degrading strain, S. japonicum UT26, was isolated previously. Comparison of the complete genome sequences of these two strains revealed that TA15 shares the same basic genome skeleton with UT26, but also has the variable regions that are presumed to have changed either from UT26 or from a putative common ancestor. Organization and localization of lin genes of TA15 were different with those of UT26. It was inferred that transposition of IS6100 plays a crucial role in these genome rearrangements. The accumulation of toxic dead-end products in TA15 was lower than in UT26, suggesting that TA15 utilizes γ-HCH more effectively than UT26. These results suggested that genome evolution related to the γ-HCH metabolic function in the soil microbial population is ongoing.

  8. Fungal Carbonyl Sulfide Hydrolase of Trichoderma harzianum Strain THIF08 and Its Relationship with Clade D β-Carbonic Anhydrases 査読有り

    Yoshihito Masaki, Ryuka Iizuka, Hiromi Kato, Yuka Kojima, Takahiro Ogawa, Makoto Yoshida, Yasuhiko Matsushita, Yoko Katayama

    Microbes and Environments　36　(2)　ME20058-n/a　2021年5月

    出版者・発行元： Japanese Society of Microbial Ecology

    DOI： 10.1264/jsme2.me20058 　

    ISSN：1342-6311

    eISSN：1347-4405

  9. Microbial communities developing within bulk sediments under fish carcasses on a tidal flat 査読有り

    Yasutake Kawamoto, Hiromi Kato, Yuji Nagata, Jotaro Urabe

    PLOS ONE　16　(2)　e0247220-e0247220　2021年2月25日

    出版者・発行元： Public Library of Science (PLoS)

    DOI： 10.1371/journal.pone.0247220 　

    eISSN：1932-6203

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    Animal carcasses are often brought into tidal flats where they are at the boundary between terrestrial and marine ecosystems. Since these carcasses act as microhabitats with large amounts of energy and nutrients, they likely develop unique bacterial assemblages in the ambient sediment, which in turn may stimulate colonization of other organisms such as protozoans. However, little is known about the microbial assemblages colonized in sediment around animal carcasses in the tidal zone. Herein we examined the bacterial and ciliophoran assemblages developed in association with fish carcasses by incubating the carcasses in the Higashiyachi tidal flat (Sendai, Japan). We collected sediment samples at 2, 9, and 42 days of incubation and analyzed the bacterial and ciliophoran assemblages by 16S and 18S rRNA gene amplicon sequencing. We observed significant differences in the composition and relative abundance of bacterial and ciliophoran operational taxonomic units (OTUs) between the sediments with and without the carcasses. Our analyses suggest that these unique assemblages were created through the direct effects of the carcass and indirect effects through interactions between bacteria and ciliophorans. These results also suggest that animal carcasses developed a temporally unique microbial food web in the sediments close to the carcasses, although it disappeared for several weeks.

  10. Expression of an alcohol dehydrogenase gene in a heterotrophic bacterium induces carbon dioxide-dependent high-yield growth under oligotrophic conditions. 国際誌 査読有り

    Shinnosuke Inaba, Hironori Sakai, Hiromi Kato, Takayuki Horiuchi, Hirokazu Yano, Yoshiyuki Ohtsubo, Masataka Tsuda, Yuji Nagata

    Microbiology (Reading, England)　166　(6)　531-545　2020年4月20日

    DOI： 10.1099/mic.0.000908 　

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    Sphingobium japonicum strain UT26, whose γ-hexachlorocyclohexane-degrading ability has been studied in detail, is a typical aerobic and heterotrophic bacterium that needs organic carbon sources for its growth, and cannot grow on a minimal salt agar medium prepared without adding any organic carbon sources. Here, we isolated a mutant of UT26 with the ability to grow to visible state on such an oligotrophic medium from a transposon-induced mutant library. This high-yield growth under oligotrophic conditions (HYGO) phenotype was CO2-dependent and accompanied with CO2 incorporation. In the HYGO mutant, a transposon was inserted just upstream of the putative Zn-dependent alcohol dehydrogenase (ADH) gene (adhX) so that the adhX gene was constitutively expressed, probably by the transposon-derived promoter. The adhX-deletion mutant (UT26DAX) harbouring a plasmid carrying the adhX gene under the control of a constitutive promoter exhibited the HYGO phenotype. Moreover, the HYGO mutants spontaneously emerged among the UT26-derived hypermutator strain cells, and adhX was highly expressed in these HYGO mutants, while no HYGO mutant appeared among UT26DAX-derived hypermutator strain cells, indicating the necessity of adhX for the HYGO phenotype. His-tagged AdhX that was expressed in Escherichia coli and purified to homogeneity showed ADH activity towards methanol and other alcohols. Mutagenesis analysis of the adhX gene indicated a correlation between the ADH activity and the HYGO phenotype. These results demonstrated that the constitutive expression of an adhX-encoding protein with ADH activity in UT26 leads to the CO2-dependent HYGO phenotype. Identical or nearly identical adhX orthologues were found in other sphingomonad strains, and most of them were located on plasmids, suggesting that the adhX-mediated HYGO phenotype may be an important adaptation strategy to oligotrophic environments among sphingomonads.

  11. Enumeration of Chemoorganotrophic Carbonyl Sulfide (COS)-degrading Microorganisms by the Most Probable Number Method 査読有り

    Hiromi Kato, Takahiro Ogawa, Hiroyuki Ohta, Yoko Katayama

    Microbes and Environments　35　(2)　ME19139-n/a　2020年4月

    出版者・発行元： Japanese Society of Microbial Ecology

    DOI： 10.1264/jsme2.me19139 　

    ISSN：1342-6311

    eISSN：1347-4405

  12. Lessons from the genomes of lindane-degrading sphingomonads. 国際誌 招待有り 査読有り

    Nagata Y, Kato H, Ohtsubo Y, Tsuda M

    Environmental microbiology reports　11　(5)　630-644　2019年10月

    DOI： 10.1111/1758-2229.12762 　

  13. Suppression of substrate inhibition in phenanthrene-degrading Mycobacterium by co-cultivation with a non-degrading Burkholderia strain. 査読有り

    Ogawa N, Kato H, Kishida K, Ichihashi E, Ishige T, Yoshikawa H, Nagata Y, Ohtsubo Y, Tsuda M

    Microbiology　165　(5)　625-637　2019年6月

  14. Establishment of plasmid vector and allelic exchange mutagenesis systems in a mycobacterial strain that is able to degrade polycyclic aromatic hydrocarbon. 国際誌 査読有り

    Kouhei Kishida, Natsumi Ogawa, Eikichi Ichihashi, Hiromi Kato, Yuji Nagata, Yoshiyuki Ohtsubo, Masataka Tsuda

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry　82　(7)　1169-1171　2018年7月

    DOI： 10.1080/09168451.2018.1445522 　

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    Plasmid vector and allelic exchange mutagenesis systems were established for the genetic analysis of a phenanthrene-degrading mycobacterial strain, Mycobacterium sp. EPa45. Successful application of these systems revealed the necessity of the EPa45 phdI gene for the degradation of 1-hydroxy-2-naphthoate, which has been proposed to be an intermediate product in the degradation pathway of phenanthrene.

  15. Isotopic Fractionation of Sulfur in Carbonyl Sulfide by Carbonyl Sulfide Hydrolase of Thiobacillus thioparus THI115 査読有り

    Takahiro Ogawa, Shohei Hattori, Kazuki Kamezaki, Hiromi Kato, Naohiro Yoshida, Yoko Katayama

    MICROBES AND ENVIRONMENTS　32　(4)　367-375　2017年12月

    DOI： 10.1264/jsme2.ME17130 　

    ISSN：1342-6311

  16. Comparison of the complete genome sequences of four γ-hexachlorocyclohexane- degrading bacterial strains: insights into the evolution of bacteria able to degrade a recalcitrant man-made pesticide. 査読有り

    Tabata M, Ohhata S, Nikawadori Y, Kishida K, Sato T, Kawasumi T, Kato H, Ohtsubo Y, Tsuda M, Nagata Y

    DNA Research　23　(6)　581-599　2016年12月

    DOI： 10.1093/dnares/dsw041 　

    ISSN：1340-2838

    eISSN：1756-1663

  17. Degradation of carbonyl sulfide by Actinomycetes and detection of clade D of beta-class carbonic anhydrase 査読有り

    Takahiro Ogawa, Hiromi Kato, Mitsuru Higashide, Mami Nishimiya, Yoko Katayama

    FEMS MICROBIOLOGY LETTERS　363　(19)　fnw223　2016年10月

    DOI： 10.1093/femsle/fnw223 　

    ISSN：0378-1097

    eISSN：1574-6968

  18. Complete genome sequence of Burkholderia caribensis Bcrs1W (NBRC110739), a strain co-residing with phenanthrene degrader Mycobacterium sp EPa45 査読有り

    Yoshiyuki Ohtsubo, Shouta Nonoyama, Natsumi Ogawa, Hiromi Kato, Yuji Nagata, Masataka Tsuda

    JOURNAL OF BIOTECHNOLOGY　228　67-68　2016年6月

    DOI： 10.1016/j.jbiotec.2016.04.042 　

    ISSN：0168-1656

    eISSN：1873-4863

  19. Sulfur Isotopic Fractionation of Carbonyl Sulfide during Degradation by Soil Bacteria 査読有り

    Kazuki Kamezaki, Shohei Hattori, Takahiro Ogawa, Sakae Toyoda, Hiromi Kato, Yoko Katayama, Naohiro Yoshida

    ENVIRONMENTAL SCIENCE & TECHNOLOGY　50　(7)　3537-3544　2016年4月

    DOI： 10.1021/acs.est.5b05325 　

    ISSN：0013-936X

    eISSN：1520-5851

  20. Time-series metagenomic analysis reveals robustness of soil microbiome against chemical disturbance 査読有り

    Hiromi Kato, Hiroshi Mori, Fumito Maruyama, Atsushi Toyoda, Kenshiro Oshima, Ryo Endo, Genki Fuchu, Masatoshi Miyakoshi, Ayumi Dozono, Yoshiyuki Ohtsubo, Yuji Nagata, Masahira Hattori, Asao Fujiyama, Ken Kurokawa, Masataka Tsuda

    DNA RESEARCH　22　(6)　413-424　2015年12月

    DOI： 10.1093/dnares/dsv023 　

    ISSN：1340-2838

    eISSN：1756-1663

  21. Isolation of oxygenase genes for indigo-forming activity from an artificially polluted soil metagenome by functional screening using Pseudomonas putida strains as hosts 査読有り

    Hirofumi Nagayama, Tomonori Sugawara, Ryo Endo, Akira Ono, Hiromi Kato, Yoshiyuki Ohtsubo, Yuji Nagata, Masataka Tsuda

    APPLIED MICROBIOLOGY AND BIOTECHNOLOGY　99　(10)　4453-4470　2015年5月

    DOI： 10.1007/s00253-014-6322-2 　

    ISSN：0175-7598

    eISSN：1432-0614

  22. Complete genome sequence of a phenanthrene degrader, Mycobacterium sp. strain EPa45 (NBRC 110737), isolated from a phenanthrene-degrading consortium 査読有り

    Hiromi Kato, Natsumi Ogawa, Yoshiyuki Ohtsubo, Kenshiro Oshima, Atsushi Toyoda, Hiroshi Mori, Yuji Nagata, Ken Kurokawa, Masahira Hattori, Asao Fujiyama, Masataka Tsuda

    Genome Announcements　3　(4)　e00782-15　2015年

    出版者・発行元： American Society for Microbiology

    DOI： 10.1128/genomeA.00782-15 　

    ISSN：2169-8287

  23. Complete genome sequence of a phenanthrene degrader, Burkholderia sp. HB-1 (NBRC 110738) 査読有り

    Yoshiyuki Ohtsubo, Azusa Moriya, Hiromi Kato, Natsumi Ogawa, Yuji Nagata, Masataka Tsuda

    Genome Announcements　3　(6)　e01283-15　2015年

    出版者・発行元： American Society for Microbiology

    DOI： 10.1128/genomeA.01283-15 　

    ISSN：2169-8287

  24. Design and Experimental Application of a Novel Non-Degenerate Universal Primer Set that Amplifies Prokaryotic 16S rRNA Genes with a Low Possibility to Amplify Eukaryotic rRNA Genes 査読有り

    Hiroshi Mori, Fumito Maruyama, Hiromi Kato, Atsushi Toyoda, Ayumi Dozono, Yoshiyuki Ohtsubo, Yuji Nagata, Asao Fujiyama, Masataka Tsuda, Ken Kurokawa

    DNA RESEARCH　21　(2)　217-227　2014年4月

    DOI： 10.1093/dnares/dst052 　

    ISSN：1340-2838

    eISSN：1756-1663

  25. Carbonyl sulfide hydrolase from Thiobacillus thioparus strain THI115 is one of the β-carbonic anhydrase family enzymes. 査読有り

    Ogawa T, Noguchi K, Saito M, Nagahata Y, Kato H, Ohtaki A, Nakayama H, Dohmae N, Matsushita Y, Odaka M, Yohda M, Nyunoya H, Katayama Y

    Journal of the American Chemical Society　135　(10)　3818-3825　2013年3月

    DOI： 10.1021/ja307735e 　

    ISSN：0002-7863

  26. Genomic features of Lactococcus lactis IO-1, a lactic acid bacterium that utilizes xylose and produces high levels of L-lactic acid. 査読有り

    Shimizu-Kadota M, Kato H, Shiwa Y, Oshima K, Machii M, Araya-Kojima T, Zendo T, Hattori M, Sonomoto K, Yoshikawa H

    Bioscience, biotechnology, and biochemistry　77　(9)　1804-1808　2013年

    出版者・発行元： Japan Society for Bioscience, Biotechnology, and Agrochemistry

    DOI： 10.1271/bbb.130080 　

    ISSN：0916-8451

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    Lactococcus lactis IO-1 (JCM7638) produces <small>L</small>-lactic acid predominantly when grown at high xylose concentrations, and its utilization is highly desired in the green plastics industry. Therefore it is worthwhile studying its genomic traits. In this study, we focused on (i) genes of possible horizontal transfer derivation (prophages, the nisin-sucrose transposon, and several restriction-modification systems), and (ii) genes for the synthetic pathways of amino acids and vitamins in the IO-1 genome. In view of the results of this analysis, we consider their meanings in strain IO-1.

  27. Vertical Distribution of Carbonyl Sulfide at Mt. Fuji, Japan 査読有り

    Hiromi Kato, Yasuhito Igarashi, Yukiko Dokiya, Yoko Katayama

    WATER AIR AND SOIL POLLUTION　223　(1)　159-167　2012年1月

    DOI： 10.1007/s11270-011-0847-0 　

    ISSN：0049-6979

    eISSN：1573-2932

  28. Degradation of ambient carbonyl sulfide by Mycobacterium spp. in soil 査読有り

    Hiromi Kato, Masahiko Saito, Yoshiko Nagahata, Yoko Katayama

    MICROBIOLOGY-SGM　154　249-255　2008年1月

    DOI： 10.1099/mic.0.2007/011213-0 　

    ISSN：1350-0872

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MISC 35

  1. 土壌微生物群集の動的スペクトラル分解

    長田穣, STARI Leonardo, 加藤広海, 永田裕二, 大坪嘉行, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　71st　2024年

  2. 移動性細菌Paenibacillus sp.NK-L2株が有機塩素系殺虫剤分解細菌株を運ぶヒッチハイク現象

    松添華子, 岸田なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2024　2024年

    ISSN： 2186-7976

  3. Cupriavidus属細菌株のコロニー周辺部が大きく広がる突然変異株の取得と解析

    平野翔子, XIONG Zhiyu, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2024　2024年

    ISSN： 2186-7976

  4. Sphingobium-Cupriavidus属細菌株による有機塩素系殺虫剤分解細菌コミュニティ形成

    XIONG Zhiyu, 平野翔子, 岸田なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2024　2024年

    ISSN： 2186-7976

  5. 有機塩素系殺虫剤分解細菌コミュニティの再構築

    手塚隆博, 岸田なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2024　2024年

    ISSN： 2186-7976

  6. Cupriavidus sp.TKC株におけるThin Colony Expansion表現型の機構解明

    平野翔子, XIONG Zhiyu, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    日本微生物生態学会大会(Web)　37th　2024年

  7. 非移動性の環境汚染物質分解細菌株が移動性細菌株により運ばれるヒッチハイク現象

    松添華子, 岸田なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    環境バイオテクノロジー学会大会プログラム講演要旨集　2024　2024年

  8. γ-HCH分解性Sphingobium属株と非分解性Cupriavidus属株のコミュニティ形成

    ZHIYU Xiong, 平野翔子, 岸田なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    環境バイオテクノロジー学会大会プログラム講演要旨集　2024　2024年

  9. 単離細菌株を用いた有機塩素系殺虫剤分解細菌コミュニティの構成原理の解明

    手塚隆博, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 岸田なつみ, 永田裕二

    環境バイオテクノロジー学会大会プログラム講演要旨集　2024　2024年

  10. Cupriavidus sp.TKC株のThin Colony Expansion表現型に関与する推定Histidine Kinase遺伝子の同定

    平野翔子, ZHIYU Xiong, 加藤広海, 岸田康平, 大坪嘉行, 永田裕二

    環境バイオテクノロジー学会大会プログラム講演要旨集　2024　2024年

  11. 温度変化による土壌微生物ネットワークの再構築を誘導する

    YANG Dailin, AZUMA Toyohiro, KATO Hiromi, NAGATA Yuji, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　69th　2022年

  12. 温度増加による土壌Microbiotaの再配線コミュニティネットワーク【JST・京大機械翻訳】

    YANG Dailin, AZUMA Toyohiro, KATO Hiromi, NAGATA Yuji, KONDOH Michio

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　68th　2021年

  13. 微生物間相互作用の時系列解析

    東豊浩, 加藤広海, 長田穣, 近藤倫生

    日本生態学会大会講演要旨(Web)　67th　2020年

  14. 土壌細菌叢の液体培養系における遷移の動態解析

    東豊浩, 加藤広海, 長田穣, 永田裕二, 近藤倫生

    日本微生物生態学会大会(Web)　33rd　2019年

  15. 生態学は生物群集デザインに活用できるか?

    近藤倫生, 東豊浩, 加藤広海, 川津一隆, 長田穣, 永田裕二

    日本生物工学会大会講演要旨集　71st　2019年

  16. Mycobacterium sp.EPa45株におけるフェナントレン分解遺伝子群の転写解析

    市橋永吉, 小川なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 野々山翔太, 永田裕二, 大坪嘉行, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　13th　2019年

  17. フェナントレン分解Mycobacterium株の遺伝子破壊系構築とビフェニル分解への転写応答

    市橋永吉, 小川なつみ, 岸田康平, 加藤広海, 永田裕二, 大坪嘉行, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　12th　2018年

  18. 難分解性芳香族化合物分解コンソーシアム由来の分解細菌Mycobacteirum sp.EPa45株における生育阻害機構

    小川なつみ, 加藤広海, 岸田康平, 市橋永吉, 永田裕二, 大坪嘉行, 津田雅孝

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2018　2018年

    ISSN： 2186-7976

  19. 土壌細菌叢のノトバイオロジー

    加藤広海

    アグリバイオ　2　107-109　2018年

  20. 汚染物質分解コンソーシアムにおけるキープレイヤーとオーディエンス

    加藤広海, 小川なつみ, 津田雅孝, 永田裕二

    環境バイオテクノロジー学会誌　1　15-20　2018年

  21. 土壌細菌叢メタゲノムの時間的変動

    加藤広海, 津田雅孝

    生体の科学　68　(2)　160-164　2017年

    出版者・発行元： 金原一郎記念医学医療振興財団 ; 1949-

    DOI： 10.11477/mf.2425200600 　

    ISSN： 0370-9531

  22. 土壌細菌叢の化学的撹乱に対するロバスト性

    加藤広海, 津田雅孝

    化学と生物 今日の話題　55　446-447　2017年

    DOI： 10.1271/kagakutoseibutsu.55.446 　

  23. 土壌細菌叢のメタ16S・ショットガンメタゲノム解析

    加藤広海, 津田雅孝

    メタゲノム解析・実験プロトコール-ヒト常在細菌叢から環境メタゲノムまでサンプル調製と解析のコツ-　107-114　2016年12月

    出版者・発行元： 羊土社

  24. 土壌微生物のノトバイオロジー

    加藤広海, 森宙史, 永山浩史, 大坪嘉行, 永田裕二, 黒川顕, 津田雅孝

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2016　2016年

    ISSN： 2186-7976

  25. 再構築された土壌微生物群集の超長期培養

    加藤広海, 渡来直生, 森宙史, 大坪嘉行, 永田裕二, 黒川顕, 黒川顕, 津田雅孝

    日本微生物生態学会大会(Web)　31st　2016年

  26. 移植された土壌微生物の定着過程と,その安定性について

    加藤広海, 森宙史, 丸山史人, 永山浩史, 大坪嘉行, 永田裕二, 黒川顕, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　9th　2015年

  27. 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

    日本微生物生態学会和文誌　30　(2)　57-64　2015年

    出版者・発行元： 日本微生物生態学会

    DOI： 10.20709/jsmeja.30.2_57 　

  28. 土壌微生物の移植メタゲノム

    加藤広海, 森宙史, 丸山史人, 豊田敦, 永山浩史, 大坪嘉行, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　8th　2014年

  29. 撹乱に対する土壌微生物のレジリエンス

    加藤広海, 森宙史, 丸山史人, 豊田敦, 堂園亜由美, 大坪嘉行, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　7th　2013年

  30. 芳香族化合物汚染土壌における経時的メタゲノムによって明らかになった土壌微生物の適応反応

    加藤広海, 森宙史, 豊田敦, 大坪嘉行, 丸山史人, 堂園亜由美, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    日本農芸化学会大会講演要旨集(Web)　2012　2012年

    ISSN： 2186-7976

  31. Solexaを用いた土壌メタゲノム解析における情報解析~汚染化に伴う菌叢と代謝遺伝子の変動を追う~

    加藤広海, 豊田敦, 大坪嘉行, 丸山史人, 府中玄樹, 遠藤諒, 森宙史, 堂園亜由美, 宮腰昌利, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　4th　2010年

  32. Solexaを用いた土壌メタゲノム解析における情報解析

    森宙史, 加藤広海, 堂園亜由美, 大坪嘉行, 宮腰昌利, 丸山史人, 豊田敦, 藤山秋佐夫, 藤山秋佐夫, 永田裕二, 津田雅孝, 黒川顕

    日本ゲノム微生物学会年会要旨集　4th　2010年

  33. 第二世代シークエンサーを用いた土壌汚染に対する微生物遺伝子プールの変動解析,および汚染物質分解酵素遺伝子の取得

    加藤広海, 豊田敦, 大坪嘉行, 丸山史人, 遠藤諒, 府中玄樹, 森宙史, 堂園亜由美, 宮腰昌利, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    日本農芸化学会大会講演要旨集　2010　2010年

  34. 第二世代シークエンサを用いた,土壌汚染に伴う微生物の適応反応の解析

    加藤広海, 森宙史, 豊田敦, 大坪嘉行, 丸山史人, 府中玄樹, 遠藤諒, 堂園亜由美, 宮腰昌利, 永田裕二, 藤山秋佐夫, 黒川顕, 津田雅孝

    環境バイオテクノロジー学会大会プログラム講演要旨集　40th　2010年

  35. 芳香族化合物による土壌撹乱における微生物遺伝子プールの変動

    加藤広海, 大坪嘉行, 永田裕二, 津田雅孝

    環境バイオテクノロジー学会誌　10　(2)　63-70　2010年

    出版者・発行元： 環境バイオテクノロジー学会

    ISSN： 1347-1856

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書籍等出版物 2

  1. NGSアプリケーション メタゲノム解析実験プロトコール

    加藤広海, 津田雅孝

    羊土社　2016年

  2. 生態適応科学

    加藤広海, 東北大学生態適応グローバルCOE編

    日経BP社　2013年2月

講演・口頭発表等 8

  1. 土壌細菌叢メタゲノムの時間的変動と細菌間相互作用 招待有り

    加藤広海

    第 61 回日本放線菌学会学術講演会　2017年11月16日

  2. 利用する：汚染物質分解コンソーシアムにおける非分解菌の役割 招待有り

    加藤広海, 小川なつみ, 大坪嘉行, 永田裕二, 津田雅孝

    環境微生物系学会合同大会　2017年8月31日

  3. 難分解性有機塩素系殺虫剤の分解細菌コミュニティにおける非分解菌の役割

    加藤広海, 大坪 嘉行, 津田 雅孝, 永田 裕二

    日本農芸化学会2017年度大会　2017年3月17日

  4. 有機塩素系殺虫剤γ-hexachlorocyclohexane分解コミュニティのメタゲノム解析

    加藤広海, 大坪嘉行, 津田雅孝, 永田裕二

    第11回日本ゲノム微生物学会年会　2017年3月2日

  5. 再構築された土壌微生物群集の超長期培養 招待有り

    加藤広海, 渡来直生, 森宙史, 大坪嘉行, 永田裕二, 黒川顕, 津田雅孝

    日本微生物生態学会 第31回大会　2016年10月22日

  6. Robustness of soil microbiome against chemical disturbance 国際会議 招待有り

    Hiromi Kato, Masataka Tsuda

    The 8th Asian Symposium on Microbial Ecology　2016年9月30日

  7. 土壌微生物のノトバイオロジー 招待有り

    加藤広海

    日本農芸化学会2016年度大会　2016年3月27日

  8. 土壌の撹乱によるマイクロバイオームの変動. 招待有り

    加藤広海, 森宙史, 黒川顕, 津田雅孝

    科学技術振興機構バイオサイエンスデータベースセンター トーゴーの日シンポジウム2015　2015年10月5日

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共同研究・競争的資金等の研究課題 5

  1. 土壌微生物機能発揮の鍵となる群集・メタゲノム構造の特定

    近藤 倫生, 川津 一隆, 永田 裕二, 大坪 嘉行, 加藤 広海

    2021年9月10日 ～ 2026年3月31日

  2. 細菌の環境での生き様の理解による有用細菌の実環境利用への展開

    永田 裕二, 大坪 嘉行, 加藤 広海, 津田 雅孝

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2019年4月1日 ～ 2022年3月31日

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    有用細菌の実環境利用における問題の主因は、細菌の環境での生き様が十分に理解されていないことによる。本研究では、環境汚染物質である有機塩素系殺虫剤HCH分解細菌株をモデルとして、（1）極貧栄養条件下での適応・増殖戦略と、（2）当該物質分解コミュニティに共在するが分解能を持たない他細菌株との関係性に着目し、環境細菌の実環境での生き様の理解を深める。さらに、（3）分解細菌の効果を最大限に発揮するための具体的接種方法を提示し、実環境での有用細菌株の効率的利用のための理論的基盤を構築する。 本年度は、各項目について以下の成果を得た。（1）HCH分解細菌UT26株においてアルコールデヒドロゲナーゼをコードするadhX遺伝子が高発現すると有機炭素源非添加の無機固体培地上でもコロニー形成するhigh-yield growth under oligotrophic conditions (HYGO) 表現型（論文発表に伴い呼称を変更）を示す現象について解析を進め、(i) qTn-Seq法に用いる約10,000クローンからなるHYGO株のTn変異株ライブラリーを完成させ、qTn-SeqやRNA-Seq等の網羅的解析のための培養条件を検討した。また、機構解明に繋がるいくつかの興味深い現象を見出した。（２）HCH分解細菌コミュニティに関する研究では、非分解細菌の存在がコミュニティ全体のfitnessの上昇に作用する機構に関する知見を得た。また、プレート上で非分解細菌が分解細菌の膜成分を認識し、接近する可能性が示唆された。（３）得られる知見の応用への展開では、土壌マイクロコズムを用いて、HCH分解細菌株の土壌生残性と分解活性に与える因子に関する実験を進め、土壌の状態によって効果にバラツキがあることが明らかになった。

  3. 汚染土壌由来の有害化合物分解コンソーシアム：分解菌に対する共存非分解菌の役割

    津田 雅孝, 永田 裕二, 大坪 嘉行, 加藤 広海

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

    研究機関：Tohoku University

    2017年4月1日 ～ 2020年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    特定細菌群は代表的有害化学物質であるフェナントレンの分解能を有するにもかかわらず、本化合物により大幅な生育阻害を受けること、そして、この阻害は分解能のない様々な異種細菌株の共存により大幅に解消されることを本研究開始前に見出していた。本研究では、上記の生育阻害と共存異種細菌株による阻害緩和の両現象に関して、遺伝学やゲノム科学の観点を含む多角的で詳細な解析により、両現象を各々支配する機構と新規性を備えた異種微生物間相互作用を提示した。

  4. 土壌の移植メタゲノム：土壌ノトバイオロジー

    加藤 広海

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Young Scientists (B)

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2019年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    本研究では土質の異なる2種類の土壌（褐色森林土と黒ボク土）において微生物移植実験を行なうことで、菌叢形成プロセスへの物理化学的／生物学的因子を定量的に評価することを目的とした。移植した微生物集団に関わらず、定着した細菌叢は黒ボク土含有率が高いほど、（1）生菌数が高くなる、（2）放線菌群の占める割合が高くなる、などの傾向が観察され、細菌叢形成における物理化学的因子の強い影響が示された。また菌叢形成における初期優占細菌には、他細菌への生育促進効果を有する細菌株が存在することから、これら初期優占細菌が後の菌叢形成過程にとって重要である可能性が示された。

  5. 複合微生物系と極貧環境下での生育能から環境細菌の実環境での生き様に迫る

    永田 裕二, 津田 雅孝, 大坪 嘉行, 加藤 広海

    提供機関：Japan Society for the Promotion of Science

    制度名：Grants-in-Aid for Scientific Research

    研究種目：Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research

    研究機関：Tohoku University

    2016年4月1日 ～ 2018年3月31日

    詳細を見る 詳細を閉じる

    難分解性有機塩素系殺虫剤分解細菌とその分離源となった細菌コミュニティをモデルとし、複合微生物系と極貧環境下での生育能に着目した研究を実施し、非分解細菌の分解コミュニティにおける重要性を示す結果、ならびにある種のアルコールデヒドロゲナーゼ遺伝子を高発現させることでCO2の固定を伴い有機炭素源非添加の無機固体培地上で生育可能となる現象が環境細菌が広く有する普遍性の高いものであることを示す結果を得た。さらに、これら現象の機構解明に繋がる多くの知見を得、環境細菌の実環境での環境浄化への応用のための理論的基盤を構築した。