シングルセルゲノム解析を活用した難培養性嫌気的メタン酸化アーキアの分離・培養

• Project/Area Number: 13J08869
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Civil and environmental engineering
• Research Institution: Nagaoka University of Technology
• Principal Investigator: 青木 仁孝 長岡技術科学大学, 工学部, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2015: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2014: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2013: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: メタン / 嫌気的メタン酸化反応 / 培養 / アーキア / 嫌気的メタン酸化 / 分離・培養

Outline of Annual Research Achievements

海底環境において生成されるメタンの大部分は、ANaerobic MEthanotroph (ANME) やその他のアーキアが担う嫌気的メタン反応によって分解されていることが指摘されている。しかし、嫌気的メタン反応に関与することが推定されているアーキアは、難培養性未培養微生物であり、その詳細な生理学的・遺伝学的特徴については十分に理解されていない。本研究は、それらの特徴を把握するため、嫌気的メタン酸化アーキアの分離・培養を最終目的として実施したものである。本年度は、メタン生成/メタン酸化アーキアと比較的に近縁と考えられた未培養アーキアゲノムの解析を進めた。ゲノム解析結果の一例としては、未培養アーキア由来と考えられる硫黄化学種の異化型代謝反応に関与する aprBA 遺伝子の存在が明らかになったことが挙げられる。一方、mcrA 遺伝子等の嫌気的メタン酸化反応に関与することが推定されている遺伝子は、得られたゲノム配列において確認することはできなかった。過去にも報告したように、得られたゲノムDNAには細胞回収時に混入したと考えられるバクテリア由来のゲノムDNAが混入している状況であった。このバクテリア由来のゲノムDNAの混入が本研究において大きな問題となり、未培養アーキアのゲノム情報を培養作業へ活用することが困難な状況となってしまった。ゲノム解析と同時に進めていたアーキアの培養作業においては、バッチ式集積培養系内のバクテリアを抗生物質により死滅させる試みに加えて、嫌気性微生物の代謝活性化が可能とされている電気培養法による培養を継続して行ったが、研究期間内での未培養アーキアの純粋化には至らなかった。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Journal Article] Phylogenetic Diversity of <i>aprA</i> Genes in Subseafloor Sediments on the Northwestern Pacific Margin off Japan (2015)
  • Author(s): Masataka Aoki, Ryota Kakiuchi, Takashi Yamaguchi, Ken Takai, Fumio Inagaki, Hiroyuki Imachi
  • Journal Title: Microbes and Environments Volume: 30 Issue: 3 Pages: 276-280
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME15023
  • NAID: 130005099202
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] A long-term cultivation of an anaerobic methane-oxidizing microbial community from deep-sea methane-seep sediment using a continuous-flow bioreactor (2014)
  • Author(s): Aoki M, Ehara M, Saito Y, Yoshioka H, Miyazaki M, Saito Y, Miyashita A, Kawakami S, Yamaguchi T, Ohashi A, Nunoura T, Takai K, and Imachi H
  • Journal Title: PLOS ONE Volume: 9 Issue: 8 Pages: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0105356
  • Peer Reviewed / Open Access / Acknowledgement Compliant
• [Presentation] Cultivation of a microbial community capable of anaerobic oxidation of methane from methane-seep sediment by a continuous-flow bioreactor (2014)
  • Author(s): Aoki M, Saito Y, Miyazaki M, Yoshioka H, Saito Y, Yamaguchi T, Takai K and Imachi H
  • Organizer: 15th International Symposium on Microbial Ecology (ISME15)
  • Place of Presentation: Seoul, Korea
  • Year and Date: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [Presentation] A long-term cultivation of an anaerobic methane-oxidizing su lfate-reducing community by a down-flow hanging sponge (DHS) bioreactor (2013)
  • Author(s): 青木仁孝
  • Organizer: The 5th Taiwan-Korea-Japan International Symposium on Microbial Ecology
  • Place of Presentation: Jhongli, Taiwan