鉄酸化独立栄養細菌が優先する微生物群集は深海底下に存在するか？

• Project/Area Number: 24770032
• Research Category: Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Ecology/Environment
• Research Institution: Institute of Physical and Chemical Research
• Principal Investigator: 加藤 真悟 独立行政法人理化学研究所, バイオリソースセンター, 基礎科学特別研究員 (40554548)
• Project Period (FY): 2012-04-01 – 2014-03-31
• Project Status: Discontinued (Fiscal Year 2012)
• Budget Amount: ¥4,290,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥990,000); Fiscal Year 2014: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2013: ¥1,300,000 (Direct Cost: ¥1,000,000、Indirect Cost: ¥300,000); Fiscal Year 2012: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
• Keywords: 海底下生物圏 / 化学合成生態系 / 物質循環 / 鉄酸化菌 / 硫黄酸化菌 / 硫化物構造体 / 海底下微生物圏 / 鉄酸化独立栄養細菌

Research Abstract

海洋性の鉄酸化菌を含む分類群Zetaproteobacteriaは、巨大海底下微生物生態系の成り立ちや、地球規模での物質循環を理解する上でのキープレーヤーと予想されている。しかしながら、その代謝機能や海底下における分布範囲などの具体的な情報は皆無に等しい。本研究では、（１）海底下におけるZetaproteobacteriaの分布範囲および存在量、（２）Zetaproteobacteriaに属する微生物種の生理学的特徴、の２点を明らかにすることを目的とした。南部マリアナトラフにて採取した硫化物コアを分析試料とし、平成２４年度までに、１本のコアの異なる深度３点の試料について、微生物群集構造解析が完了している。平成２５年度は、別の地点で採取したコア１本の異なる深度４点の試料からDNAを抽出した。計７つのサブ試料を対象に、パイロシークエンシング法等による微生物群集解析を行った。その結果、深度1 m程度の部位からは鉄／硫黄酸化菌群のZetaproteobacteriaやChromatialesが検出され、より深い部位からは鉄／硫酸還元菌群のNitrospiraeやDeltaprteobacteriaが検出された。これらの細菌に由来すると予想される硫黄酸化／硫酸還元や炭酸固定に関わる遺伝子も検出された。以上の結果から、海底下の硫化物構造体内部では、硫化鉄をエネルギー源とした微生物生態系が成り立っており、そこでは種々の細菌によって駆動される硫黄と鉄の循環系が存在することが示唆された。加えて、鉄酸化菌の効率的な分離培養方法を考案した。試験的に同培養法を用いて、陸上試料から螺旋状の構造体を産出する新規の淡水性鉄酸化菌の培養に成功した。しかしながらコア試料からのZetaproteobacteriaの培養には至っていない。本研究で得られた成果は学会にて発表し、国際誌に投稿中／公開済みである。

Research Products

• [Journal Article] Functional Gene Analysis of Freshwater Iron-Rich Flocs at Circumneutral pH and Isolation of a Stalk-Forming Microaerophilic Iron-Oxidizing Bacterium (2013)
  • Author(s): Shingo Kato, Clara Chan, Takashi Itoh and Moriya Ohkuma
  • Journal Title: Applied and Environmental Microbiology Volume: 79 Issue: 17 Pages: 5283-5290
  • DOI: 10.1128/aem.03840-12
  • Peer Reviewed
• [Presentation] Sub-seafloor bacterial community structures within massive sulfide deposits at the Southern Mariana Trough (2012)
  • Author(s): Akihiko Yamagishi, Shingo Kato, Moriya Ohkuma, Tetsuro Urabe
  • Organizer: AGU Fall Meeting 2012
  • Place of Presentation: The Moscone Center, San Francisco, CA, USA
• [Presentation] 微好気環境に生息する鉄酸化バクテリアの生理生態
  • Author(s): 加藤真悟
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2013年連合大会
  • Place of Presentation: 千葉県、幕張メッセ
  • Invited
• [Presentation] らせん状の細胞外構造体を産出する淡水性鉄酸化細菌 OYT1株の性状解析
  • Author(s): 加藤真悟、伊藤隆、大熊盛也
  • Organizer: 日本微生物資源学会第20回大会
  • Place of Presentation: 茨城県、つくば国際会議場
• [Presentation] 海底下の熱水性硫化物中の微生物の分布、群集組成および代謝機能
  • Author(s): 加藤真悟、大熊盛也、山岸明彦
  • Organizer: 極限環境生物学会第14回年会
  • Place of Presentation: 神奈川県、明治大学生田キャンパス
• [Presentation] 海底掘削によって得られた海底下熱水性硫化物中の微生物叢の解析
  • Author(s): 加藤真悟
  • Organizer: 第33回日本微生物系統分類研究会年次大会
  • Place of Presentation: 岐阜県、高山グリーンホテル
• [Remarks] Shingo KATO's Page
  • URL: http://www.jcm.riken.jp/JCM/staff/skato/index.html