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X線顕微鏡を用いた微生物と微量元素の相互作用解析に基づく新規バイオマーカーの開発

Research Project

Project/Area Number 15J06471
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeSingle-year Grants
Section国内
Research Field Geochemistry/Cosmochemistry
Research InstitutionHiroshima University

Principal Investigator

菅 大暉  広島大学, 理学研究科, 特別研究員(DC1)

Project Period (FY) 2015-04-24 – 2018-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2017)
Budget Amount *help
¥3,400,000 (Direct Cost: ¥3,400,000)
Fiscal Year 2017: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2016: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
Fiscal Year 2015: ¥1,200,000 (Direct Cost: ¥1,200,000)
Keywords微生物起源鉄酸化物(BIOS) / 走査型透過X線顕微鏡(STXM) / 希土類元素(REEs) / Iron hydroxides / 隕石中有機物分析 / Biomarker / Adsorption / Budo pond / 走査型透過X線顕微鏡(STXM ) / adsorption / X線吸収微細構造(XAFS) / 微生物起源鉄酸化物(BIOS)
Outline of Annual Research Achievements

本研究では,経年や変成に強い無機物質(希土類元素:REEs)をバイオマーカーとして利用する手法の確立を最終目標としている。今年度は,STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測した結果を論文として出版することと,派生テーマとして進めている隕石中の有機物分析結果を論文としてまとめ,出版を目指すことを目標として研究を実施した。
実施項目とその達成状況は以下の通りである。(i) STXMへの蛍光検出器の設置 ⇒ 未達成,装置環境に難あり。(ii) μ-XRF-XAFS・同位体顕微鏡(NanoSIMS)によるREEsの可視化 ⇒ 未達成,μ-XRF-XAFSは実施したが可視化できず,NanoSIMS分析は隕石試料分析を優先した。(iii) STXMによる天然BIOS中での微生物代謝に関連した鉄化学種変化の直接観測結果をまとめた論文の出版 ⇒ 達成,国際誌Microbes and Environments にて出版,多くの反響を頂き,いくつかの学会やセミナーにも招待頂き発表する機会を得た。(iv) STXMによる隕石中有機物のその場分析 ⇒ 実施中,炭素質コンドライトの分析結果は既に執筆が終わり,Nature等のハイランクジャーナルに投稿しリジェクトされたが,現在再投稿に向けて着々と原稿を再構成している。一方,火星起源隕石中の有機物分析の結果は現在論文にまとめている。概要として,「有機物は水質変成を受けたことを示す官能基組成を持っており,それを支持するように,水の存在下で生成する二次鉱物(ハライトや粘土鉱物)と共存している」という結果を得た。加えて,「この有機物の持つ水素同位体比(δD)は火星表層の値に非常に近いため,火星由来の有機物であるとの解釈が妥当である」ことを示していた。一部の項目は未達成となったものの,派生テーマ研究は期待以上に発展した。

Research Progress Status

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

29年度が最終年度であるため、記入しない。

Report

(3 results)
  • 2017 Annual Research Report
  • 2016 Annual Research Report
  • 2015 Annual Research Report
  • Research Products

    (29 results)

All 2018 2017 2016 2015

All Journal Article (9 results) (of which Int'l Joint Research: 4 results,  Peer Reviewed: 9 results,  Open Access: 7 results) Presentation (20 results) (of which Int'l Joint Research: 7 results,  Invited: 3 results)

  • [Journal Article] Organic matter in extraterrestrial water-bearing salt crystals2018

    • Author(s)
      Q. H. S. Chan, M. E. Zolensky, Y. Kebukawa, M. Fries, M. Ito, A. Steele, Z. Rahman, A. Nakato, A. L. D. Kilcoyne, H. Suga, Y. Takahashi, Y. Takeichi, and K. Mase
    • Journal Title

      Science Advances

      Volume: 4 Issue: 1 Pages: 3521-3521

    • DOI

      10.1126/sciadv.aao3521

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Spatially Resolved Distribution of Fe Species around Microbes at the Submicron Scale in Natural Bacteriogenic Iron Oxides2017

    • Author(s)
      H. Suga, S. Kikuchi, Y. Takeichi, C. Miyamoto, M. Miyahara, S. Mitsunobu, T. Ohigashi, K. Mase, K. Ono and Y. Takahashi
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 32 Issue: 3 Pages: 283-287

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME17009

    • NAID

      130006105328

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Comparison of solid-water partitions of radiocesium in river waters in Fukushima and Chernobyl areas2017

    • Author(s)
      Y. Takahashi, Q. Fan, H. Suga, K. Tanaka, A. Sakaguchi, Y. Takeichi, K. Ono, K. Mase, K. Kato, and V. V. Kanivets
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 12407-12407

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12391-7

    • NAID

      120007134717

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Cyanobacterial exopolymer properties differentiate microbial carbonate fabrics2017

    • Author(s)
      F. Shiraishi, Y. Hanzawa, T. Okumura, N. Tomioka, Y. Kodama, H. Suga, Y. Takahashi, and A. Kano
    • Journal Title

      Scientific Reports

      Volume: 7 Issue: 1 Pages: 11805-11805

    • DOI

      10.1038/s41598-017-12303-9

    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Soft x-ray spectromicroscopy using compact scanning transmission x-ray microscope at the photon factory2016

    • Author(s)
      Yasuo Takeichi, Tetsuro Ueno, Nobuhito Inami, Hiroki Suga, Yoshio Takahashi and Kanta Ono
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 1741 Pages: 030047-030047

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Compact scanning transmission x-ray microscope at the photon factory2016

    • Author(s)
      Yasuo Takeichi, Nobuhito Inami, Hiroki Suga, Yoshio Takahashi and Kanta Ono
    • Journal Title

      AIP Conf. Proc.

      Volume: 1696 Pages: 020020-020020

    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Design and performance of a compact scanning transmission X-ray microscope (STXM) at the Photon Factory2016

    • Author(s)
      Y. Takeichi, N. Inami, H. Suga, C. Miyamoto, T. Ueno, K. Mase, Y. Takahashi, and K. Ono
    • Journal Title

      Review of Scientific Instruments

      Volume: 87 Issue: 1 Pages: 013704-013704

    • DOI

      10.1063/1.4940409

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Direct Detection of Fe(II) in Extracellular Polymeric Substances (EPS) at the Mineral-Microbe Interface in Bacterial Pyrite Leaching2016

    • Author(s)
      Mitsunobu S., Zhu M., Takeichi Y., Ohigashi T., Suga H., Jinno M., Makita H., Sakata M., Ono K., Mase K., Takahashi Y.
    • Journal Title

      Microbes and Environments

      Volume: 31 Issue: 1 Pages: 63-69

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME15137

    • NAID

      130005138797

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Journal Article] Morphology of F8T2/PC71BM Blend Film as Investigated by Scanning Transmission X-ray Microscope (STXM)2015

    • Author(s)
      Y. Moritomo, K. Yonezawa, T. Sakurai, T. Yasuda, Y. Takeichi, H. Kamioka, H. Suga, Y. Takahashi, Y. Yoshida, N. Inami, K. Mase, and K. Ono
    • Journal Title

      Molecular Crystals and Liquid Crystals

      Volume: 620 Issue: 1 Pages: 32-37

    • DOI

      10.1080/15421406.2015.1094854

    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 隕石中の有機物分析におけるSTXMの役割と重要性2017

    • Author(s)
      菅 大暉
    • Organizer
      PF研究会「PF挿入光源ビームラインBL-19の戦略的利用に関する研究会」
    • Place of Presentation
      つくば
    • Year and Date
      2017-01-16
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] The Difference Acidic Condition of Aqueous Alteration Event of Nakhla and Yamato 000593 Based on Chemical Speciation2017

    • Author(s)
      H. Suga, N. Sago, M. Miyahara, T. Ohigashi, Y. Inagaki, A. Yamaguchi, and E. Ohtani
    • Organizer
      地球惑星科学連合 2017年大会(JPGU2017)
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査型透過X線顕微鏡(STXM: 官能基顕微)による微生物試料分析2017

    • Author(s)
      H. Suga
    • Organizer
      微生物生態学会 GeoScience研究部会「微小領域測定法の最先端」
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] STXMを基盤とした顕微分析によるAllende CV3隕石中炭素物質の詳細分析2017

    • Author(s)
      菅大暉,宮原正明,武市泰男,宮本千尋,伊藤元雄,大東琢治, 稲垣裕一, 間瀬一彦,小野寛太,高橋嘉夫
    • Organizer
      UVSORシンポジウム2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
  • [Presentation] Aqueous Alteration of Y-000593 Deduced from Chemical Speciation2017

    • Author(s)
      H. Suga, N. Sago, M. Miyahara, T. Ohigashi, A. Yamaguchi, and E. Ohtani
    • Organizer
      Goldschmidt 2017
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-situ characterization of carbonaceous materials in the Northwest Africa 70342017

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Masaaki Miyahara, Motoo Ito, Yasuo Takeichi, Hikaru Yabuta, Akira Yamaguchi, Yoshio Takahashi and Eiji Ohtani
    • Organizer
      The Eighth Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2017 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of carbon components in Allende CV3 matrix using multi-probe microscopic technique: FIB, STXM, TEM/STEM, and NanoSIMS2016

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Yasuo Takeichi, Chihiro Miyamoto, Kazuhiko Mase, Kanta Ono, Yoshio Takahashi, Motoo Ito, and Masaaki Miyahara,
    • Organizer
      The Seventh Symposium on Polar Science
    • Place of Presentation
      Tachikawa
    • Year and Date
      2016-12-01
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Distribution and Characterization of Carbon Components in the Allende Meteorite Matrix2016

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Yasuo Takeichi, Chihiro Miyamoto, Kazuhiko Mase, Kanta Ono, Masaaki Miyahara, and Yoshio Takahashi
    • Organizer
      International conference X-ray microscopy (XRM2016)
    • Place of Presentation
      Oxford(イギリス)
    • Year and Date
      2016-08-17
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] In-situ observation of organic matter in the Allende meteorite matrix using X-ray microscopy2016

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Yasuo Takeichi, Chihiro Miyamoto, Masaaki Miyahara, Kazuhiko Mase, Kanta Ono, and Yoshio Takahashi
    • Organizer
      Goldschmidt 2016
    • Place of Presentation
      Yokohama
    • Year and Date
      2016-06-30
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] X線顕微鏡を用いたAllende隕石マトリクス中有機物のin-situ分析-その分布と起源解明をめざして-2016

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Yasuo Takeichi, Chihiro Miyamoto, Masaaki Miyahara, Kazuhiko Mase, Kanta Ono, and Yoshio Takahashi
    • Organizer
      地球惑星科学連合 2016年大会(JPGU2016)
    • Place of Presentation
      幕張
    • Year and Date
      2016-05-24
    • Related Report
      2016 Annual Research Report
  • [Presentation] 軟X線顕微鏡(STXM)による微生物―代謝生成物境界での鉄化学状態の調査2016

    • Author(s)
      菅大暉, 菊池早希子, 武市泰男, 宮本千尋, 井波暢人, 間瀬一彦, 小野寛太, 宮原正明, 高橋嘉夫
    • Organizer
      2015年度量子ビームサイエンスフェスタ
    • Place of Presentation
      つくば市(茨城県)
    • Year and Date
      2016-03-15
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of Organic Matter in the Allende Meteorite using Scanning Transmission X-ray Microscope at Photon Factory2015

    • Author(s)
      Hiroki Suga, Yasuo Takeichi, Chihiro Miyamoto, Kazuhiko Mase, Kanta Ono, Yoshio Takahashi, and Masaaki Miyahara
    • Organizer
      第6回極域科学シンポジウム
    • Place of Presentation
      立川市(東京都)
    • Year and Date
      2015-11-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 走査型透過X線顕微鏡による微生物由来の水酸化鉄(BIOS)に含まれる微生物の観察2015

    • Author(s)
      菅大暉, 菊池早希子, 武市泰男, 宮本千尋, 井波暢人, 間瀬一彦, 小野寛太, 宮原正明, 高橋嘉夫
    • Organizer
      第30回日本微生物生態学会
    • Place of Presentation
      土浦(茨城県)
    • Year and Date
      2015-10-16
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] STXMから硬X線複合分析まで」、STXMによる隕石や微生物の観測: 若手からの声を含めて2015

    • Author(s)
      菅大暉、武市泰男、宮本千尋、菊池早希子、間瀬一彦、 小野寛太、宮原正明、高橋嘉夫
    • Organizer
      PF研究会「X線顕微分析の新展開
    • Place of Presentation
      つくば市(茨城県)
    • Year and Date
      2015-10-02
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      2015 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] X線顕微鏡(cSTXM)を用いたアエンデ隕石マトリクス中の有機物分析2015

    • Author(s)
      菅大暉、武市泰男、宮本千尋、間瀬一彦、 小野寛太、高橋嘉夫、宮原正明
    • Organizer
      2015年度 日本地球化学会年会
    • Place of Presentation
      横浜市(神奈川県)
    • Year and Date
      2015-09-18
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査型透過X線顕微鏡による微生物由来の水酸化鉄(BIOS)に含まれる微生物の観察2015

    • Author(s)
      菅大暉, 菊池早希子, 武市泰男, 宮本千尋, 井波暢人, 間瀬一彦, 小野寛太, 宮原正明, 高橋嘉夫
    • Organizer
      放射光学会第8回若手研究会-軟X線イメージングの描く未来-
    • Place of Presentation
      岡崎市(愛知県)
    • Year and Date
      2015-09-07
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] 走査型透過X線顕微鏡による鉄沈殿物中微生物のシングルセル観察2015

    • Author(s)
      菅大暉, 菊池早希子, 武市泰男, 宮本千尋, 井波暢人, 間瀬一彦, 小野寛太, 宮原正明, 高橋嘉夫
    • Organizer
      第18回XAFS討論会
    • Place of Presentation
      つくば市(茨城県)
    • Year and Date
      2015-07-29
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Characterization of Particulate Matters Obtained from the River in Fukushima and Chernobyl by STXM Related to the Migration of Radioactive Cesium2015

    • Author(s)
      H. Suga, Q.H. Fan, Y. Takeichi, K. Tanaka, A. Sakaguchi, N. Inami, K. Mase, K. Ono, and Y. Takahashi
    • Organizer
      The 13th International Conference on the Biogeochemistry of Trace Elements Secretariat (ICOBTE2015)
    • Place of Presentation
      福岡市(福岡県)
    • Year and Date
      2015-07-13
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Investigation of organic matter in the matrix of Allende meteorite using FIB and compact STXM2015

    • Author(s)
      菅大暉、武市泰男、宮本千尋、間瀬一彦、小野寛太、高橋嘉夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合 2015年大会(JPGU2015)
    • Place of Presentation
      千葉市(千葉県)
    • Year and Date
      2015-05-27
    • Related Report
      2015 Annual Research Report
  • [Presentation] Investigation of the River Particulate Matters in Fukushima and Chernobyl Related to Cesium Behavior2015

    • Author(s)
      菅大暉、 Fan Qiaohui、武市泰男、田中万也、坂口綾、井波暢人、間瀬一彦、小野寛太、高橋嘉夫
    • Organizer
      地球惑星科学連合 2015年大会(JPGU2015)
    • Place of Presentation
      千葉市(千葉県)
    • Year and Date
      2015-05-26
    • Related Report
      2015 Annual Research Report

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Published: 2015-11-26   Modified: 2024-03-26  

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