日本海溝乱泥流物質供給システムと超深海・海底下微生物生態系との広域時空相関の解明
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22H00429
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (A)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Medium-sized Section 45:Biology at organismal to population levels and anthropology, and related fields
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
稲垣 史生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 研究プラットフォーム運用部門, 上席研究員 (50360748)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
竹山 春子 早稲田大学, 理工学術院, 教授 (60262234)
星野 辰彦 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 主任研究員 (30386619)
田中 周平 京都大学, 地球環境学堂, 准教授 (00378811)
西川 洋平 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究員 (90867277)
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| Project Period (FY) |
2022-04-01 – 2025-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2024)
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| Budget Amount *help |
¥42,640,000 (Direct Cost: ¥32,800,000、Indirect Cost: ¥9,840,000)
Fiscal Year 2024: ¥12,480,000 (Direct Cost: ¥9,600,000、Indirect Cost: ¥2,880,000)
Fiscal Year 2023: ¥13,650,000 (Direct Cost: ¥10,500,000、Indirect Cost: ¥3,150,000)
Fiscal Year 2022: ¥16,510,000 (Direct Cost: ¥12,700,000、Indirect Cost: ¥3,810,000)
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| Keywords | 超深海微生物生態系 / 海底下微生物生態系 / 微生物群集構造 / 炭素循環 / 乱泥流 |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、日本海溝の海溝軸に沿って広域に採取した水深7,000m以深の底層水と地震性タービダイト層を含む深さ37.7 mまでの堆積物コア試料を対象に、バルクの微生物群集構造解析及びデジタルPCR法による遺伝子定量解析、底層水と表層堆積物のシングルセルゲノム解析及び劣化プラスチック粒子の定量・定性解析、代表的なイベント堆積物等を対象としたメタゲノム解析を実施する。それらのデータを集約化し、各試料採取地点の地質学的・海洋学的・地球化学的特性に係るメタデータとの比較相関分析を行うことにより、日本海溝における乱泥流物質供給システムと超深海・海底下微生物生態系との広域時空相関を明らかにする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
国際深海科学掘削計画（IODP）第386次研究航海により日本海溝の複数の地点より採取された超深海底層水及び海底下の堆積物コアサンプルを用いて、当該環境に生息する微生物群集のシングルセルゲノミクス・メタゲノミクス・デジタルPCR・ナノプラスチック粒子の定量・定性データと地球化学・堆積学的特性との統合的な比較相関分析を進めている。底層水及び堆積物表層から深さ1mより浅い堆積物試料については、マイクロ流体デバイスを用いたシングルセルゲノム解析システム「SAG-gel」を適用し、合計2,785個のシングルセルゲノムの取得に成功した。279のシーケンスはAtribacterota門のJS1に分類され、従属栄養型の超深海微生物生態系に寄与するいくつかの特異的な機能遺伝子を保持していた。また、代表的な掘削地点から採取された堆積物サンプルを用いて、微小プラスチック粒子の定量と同定を実施した。それにより、超深海環境における劣化プラスチックの存在分布に関する予察結果を得た。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
超深海底層水及び海底下の堆積物コアサンプルからの遺伝子抽出・精製・シーケンス作業はおおむね完了し、現在、シングルセルゲノミクスとメタゲノミクスの比較分析や、環境パラメータを含む統計学的なデータ解析を進めている。微小プラスチック粒子の解析についても、分析条件の設定を完了し、代表的な掘削調査地点の鉛直プロファイルおよび広範囲のデータ取得に係る分析作業を進めている。各分担研究の進捗や関連する研究動向等の情報を共有・議論するため、1-2ヶ月に1度の頻度でオンラインによる打ち合わせを行っている。一部の成果については国際会議や国内学会にて発表した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後は、超深海底層水と表層堆積物サンプルを用いたシングルセルゲノム解析をさらに深掘りし、特に当該環境に優占的に存在するJS1アトリバクテロータ門細菌や未培養アーキア系統に着目し、種レベルの代謝機能推定及び比較ゲノム解析を行う（竹山、西川）。シングルセル由来のゲノム塩基配列にウイルス由来の遺伝子等が検出された場合にはその詳細解析を行い、生態学的およびゲノム進化学的な評価と考察を試みる。また、地震性地滑りイベントを含む堆積物に生息する微生物群集構造の深度プロファイルを作成し、サイトや深度による群集構造の違いを統計数理学的手法により評価する（稲垣、星野）。同時に、全てのサンプルにおいてマイクロ流体デバイスとデジタルPCR法によるバクテリア・アーキアの遺伝子定量を行う（星野）。さらに、堆積物に含まれる微小プラスチック粒子の定量と同定分析を進め、日本海溝における当該粒子の移流と沈降、地理的空間分布、および劣化プロセスに係る考察を進める（田中）。これらのデータをIODP第386次研究航海により得られた地質学・地球化学的なデータと照合し、日本海溝における乱泥流物質供給システムと超深海・海底下微生物生態系との広域時空相関解析に着手する（全員）。
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Report
(2 results)
Research Products
(10 results)
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[Journal Article] Anaerobic methane production by wood-rot fungi via a new, halomethane-dependent pathway2022
Author(s)
Huang, X., Liu, X., Xue, Y., Pan, B., Xiao, L., Wang, S., Lever, M. A., Hinrichs, K.-U., Inagaki, F., Liu, C.
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Journal Title
Microbiol. Spectrum
Volume: 10(5)
Issue: 5
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Journal Article] Genome, genetic evolution, and environmental adaptation mechanisms of Schizophyllum commune in deep subseafloor coal-bearing sediments2022
Author(s)
Liu, X., Huang, X., Chu, C., Xu, H., Wang, L., Xue, Y., Muhammad, Z. U. A., Inagaki, F., Liu, C.-L.
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Journal Title
iScience
Volume: 25(6)
Issue: 6
Pages: 104417-104417
DOI
Related Report
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Biogeographical distribution and diversity of hadal microbial communities along a ~500 km-transect of the Japan Trench (IODP Expedition 386)2022
Author(s)
Jitsuno, K., Hoshino, T., Nishikawa, Y., Kogawa, M., Inagaki, F., Takeyama, H., Strasser, M., Ikehara, K., Everest, J., Maeda, L., IODP Expedition 386 Scientists
Organizer
International Society for Microbial Ecology (ISME) 18
Related Report
Int'l Joint Research
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