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最先端X線顕微鏡を駆使した微生物による海洋地殻の酸化風化機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 15H05330
研究種目

若手研究(A)

配分区分補助金
研究分野 環境動態解析
研究機関愛媛大学

研究代表者

光延 聖  愛媛大学, 農学研究科, 准教授 (70537951)

研究協力者 牧田 寛子  
研究期間 (年度) 2015-04-01 – 2019-03-31
研究課題ステータス 完了 (2018年度)
配分額 *注記
18,850千円 (直接経費: 14,500千円、間接経費: 4,350千円)
2018年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
2016年度: 6,890千円 (直接経費: 5,300千円、間接経費: 1,590千円)
2015年度: 7,800千円 (直接経費: 6,000千円、間接経費: 1,800千円)
キーワード海洋地殻 / 生物的風化 / XAFS / 鉄酸化反応 / バクテリア / 風化 / 微生物 / X線顕微鏡 / STXM / スペシエーション / 走査型透過X線顕微鏡 / バイオミネラル / 物質循環 / 鉄 / 玄武岩 / パイライト
研究成果の概要

海洋地殻(玄武岩)に多く含まれる還元体鉄(2価鉄)の酸化反応は、海底下微生物圏を支えるエネルギー獲得反応の1つであり、また海洋地殻の風化作用全体を促進する反応である。水溶解性がきわめて低い海洋地殻から2価鉄を効率よく利用するため、微生物は多様な戦略を有すると推測されるがこれまで詳細な機構は未解明な点が多い。本研究では、未風化の海洋地殻試料をもちいた現場培養アプローチに基づき、微生物による海洋地殻の風化作用およびエネルギー獲得反応機構を調べた。その結果、放射光源X線分光法を用いて、回収試料を分析した結果、微生物によって海洋地殻中の鉄酸化反応および風化作用が促進されることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

上述の通り、海洋地殻である玄武岩の酸化風化は海洋のCO2固定を促進するため、地球規模の炭素循環を考える上でも重要な反応である。本研究では、ナノスケールの空間分解能を有する先端的X線顕微鏡を利用して、鉱物-微生物細胞界面における鉄、酸素、炭素の元素分布さらには化学種分析をおこない、海底下微生物が玄武岩風化を促進させる分子レベルでの証拠を得た。これらの知見は、地球規模の炭素循環に果たす海底下微生物の影響を再考するきわめて重要な知見となる。

報告書

(5件)
  • 2018 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2017 実績報告書
  • 2016 実績報告書
  • 2015 実績報告書
  • 研究成果

    (12件)

すべて 2019 2018 2017 2016 2015

すべて 雑誌論文 (7件) (うち国際共著 2件、 査読あり 7件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち招待講演 2件)

  • [雑誌論文] Significant contribution of subseafloor microparticles to the global2019

    • 著者名/発表者名
      Uramoto Go-Ichiro, Morono Yuki, Tomioka Naotaka, Wakaki Shigeyuki, Nakada Ryoichi, Wagai Rota, Uesugi Kentaro, Takeuchi Akihisa, Hoshino Masato, Suzuki Yoshio,Shiraishi Fumito, Mitsunobu Satoshi, Suga Hiroki, Takeichi Yasuo, Takahashi Yoshio,Inagaki Fumio
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 10 ページ: 400-400

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] μXAFS and TEM studies of Fe(III) oxides precipitated on submarine basaltic2018

    • 著者名/発表者名
      Satoshi Mitsunobu, Yohey Suzuki, Katsuaki Watanabe, Kiho Yang, Jin-Wook Kim
    • 雑誌名

      Chemical Geology

      巻: 501 ページ: 51-57

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Spatially resolved distribution of fe species around microbes at the submicron scale in natural bacteriogenic iron oxides.2017

    • 著者名/発表者名
      Suga, H, Kikuchi, S, Takeichi, Y, Miyamoto, C, Miyahara, M, Mitsunobu, S, Ohigashi, T, Mase, K, Ono, K, Takahashi, Y
    • 雑誌名

      Microbes & Environments

      巻: 32 ページ: 283-287

    • NAID

      130006105328

    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct detection of Fe(II) in extracellular polymeric substances (EPS) at the mineral-microbe interface in bacterial pyrite leaching2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsunobu S, Zhu M, Takeichi Y, Ohigashi T, Suga H, Makita H, Sakata M, Ono K, Mase K, Takahashi Y
    • 雑誌名

      Microbes & Environments

      巻: 31 ページ: 63-69

    • NAID

      130005138797

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Comparative analysis of microbial communities in iron-dominated flocculent mats in deep-sea hydrothermal environments2016

    • 著者名/発表者名
      Makita H, Kikuchi S, Mitsunobu S, Takaki Y, Yamanaka T, Toki T, Noguchi T, Nakamura K, Abe M, Hirai M, Yamamoto M, Uematsu K, Miyazaki J, Nunoura T, Takahashi Y, Takai K
    • 雑誌名

      Applied & Environmental Microbiology

      巻: 82 ページ: 5741-5755

    • NAID

      120006383301

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 走査型透過X 線顕微鏡を用いて環境試料中の有機物を調べることの重要性2016

    • 著者名/発表者名
      光延 聖,菅大暉,高橋嘉夫
    • 雑誌名

      放射光

      巻: 29 ページ: 294-302

    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct Detection of Fe(II) in Extracellular Polymeric Substances (EPS) at the Mineral-Microbe Interface in Bacterial Pyrite Leaching2016

    • 著者名/発表者名
      Mitsunobu S., Zhu M., Takeichi Y., Ohigashi T., Suga H., Jinno M., Makita H., Sakata M., Ono K., Mase K., Takahashi Y.
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 31 号: 1 ページ: 63-69

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME15137

    • NAID

      130005138797

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 放射光源X線顕微鏡をもちいた環境中の微生物-元素-鉱物相互作用の直接観察2017

    • 著者名/発表者名
      光延聖
    • 学会等名
      日本バイオイメージング学会
    • 関連する報告書
      2017 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深海底での微生物現場培養実験から紐解く鉄を基盤とした海底下微生物圏-放射光源X線分析法を駆使した微生物による地殻内エネルギー獲得戦略の解明-2016

    • 著者名/発表者名
      大橋 優莉, 光延 聖, 坂田 昌弘, 鈴木 優美, 牧田 寛子, 野崎 達生, 川口 慎介
    • 学会等名
      2016年度日本微生物生態学会年会
    • 発表場所
      横須賀市文化会館(神奈川県横須賀市)
    • 年月日
      2016-10-22
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
  • [学会発表] X線顕微鏡で微生物-金属-鉱物反応を観る-放射光源X線顕微鏡を駆使した分子環境地球化学-2016

    • 著者名/発表者名
      光延聖
    • 学会等名
      2016年日本土壌肥料学会年会
    • 発表場所
      佐賀大学(佐賀県佐賀市)
    • 年月日
      2016-09-20
    • 関連する報告書
      2016 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 放射光源X線吸収分光法による分子スケールスペシエーションを駆使した微生物-鉄-鉱物(岩石)相互作用研究2015

    • 著者名/発表者名
      光延 聖
    • 学会等名
      2015年日本地球化学会年会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書
  • [学会発表] 深海底での微生物現場培養実験から紐解く鉄を基盤とした海底下微生物圏: 放射光源X線分析法を駆使した微生物による地殻内エネルギー獲得戦略の解明2015

    • 著者名/発表者名
      大橋優莉, 光延 聖, 坂田昌弘, 鈴木優美, 牧田寛子, 野崎達生, 川口慎介
    • 学会等名
      2015年日本地球化学会年会
    • 発表場所
      横浜国立大学(横浜市)
    • 年月日
      2015-09-16
    • 関連する報告書
      2015 実績報告書

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公開日: 2015-04-16   更新日: 2020-03-30  

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