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2012 Fiscal Year Annual Research Report

「海底下の大河」における物理・化学環境と微生物活動の相互作用:現場環境での素過程

Planned Research

Project AreaProject TAIGA: Trans-crustal Advection and In-situ biogeochemical processes of Global sub-seafloor Aquifer
Project/Area Number 20109005
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

高井 研  独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, プログラムディレクター (80359166)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 高橋 嘉夫  広島大学, 理学(系)研究科(研究院), 教授 (10304396)
土岐 知弘  琉球大学, 理学部, 助教 (50396925)
山中 寿朗  岡山大学, 自然科学研究科, 准教授 (60343331)
中川 聡  北海道大学, 水産科学研究科(研究院), 准教授 (70435832)
Project Period (FY) 2008-04-01 – 2013-03-31
Keywords熱水循環 / 海底下の大河 / 酸化還元状態 / 生物地球化学 / 素過程
Outline of Annual Research Achievements

本研究の目的は、典型的な「海底下の大河」における様々な段階・領域の物理・化学環境と微生物活動の相互作用を解き明かし、生物地球エネルギー・物質循環の全体像を紐解く鍵を与えると共に、熱水循環場の時空間的な拡がりや変遷過程の理解の中心的基礎を築くことである。
平成24年度には、沖縄トラフ「メタンの大河」の河口域における(微)生物―物理化学因子の相互作用についての調査航海(2012年10月)、中央インド洋海嶺「水素の大河」と「イオウの大河」の河口域における(微)生物―物理化学因子の相互作用についての調査航海(2013年2-3月)が行われた。沖縄トラフの「メタンの大河」については、これまで広範囲に渡る海底下熱水循環において特徴的な(微)生物―物理化学因子の相互作用が起きている事を明らかにしてきたが、今年度の調査では、掘削による海底下熱水流路の変化による海底面での熱水活動パターンや熱水化学組成にどのような影響を与えるか、さらに海底面でも熱水活動の変化が海底(微)生物生態系にどのような影響を与えるか、を明らかにする事ができた。特に掘削による熱水活動パターンと化学組成変化については論文として纏め、投稿中である。また昨年度行われたIODP大西洋「鉄の大河」の流域の掘削航海で得られたサンプルについて微生物学的研究をすすめ、「鉄の大河」における硫黄酸化菌や水素酸化菌の重要性が見いだされた。Edwards & Bach (2003)により提唱され、「海底下大河」研究における重要なモデルと掲げられた「鉄の大河」が本当に存在するのかという問題提起となった。その他、中央インド洋海嶺「水素の大河」と「イオウの大河」の河口域における(微)生物―物理化学因子の相互作用の調査において採取された試料を用いた研究を進めており、4つの大河モデルにおける成果を着実にあげる事ができ、かつその取り纏めを行っている。

Research Progress Status

24年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

24年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (42 results)

All 2013 2012 Other

All Journal Article (17 results) (of which Peer Reviewed: 17 results) Presentation (16 results) (of which Invited: 8 results) Book (3 results) Remarks (4 results) Patent(Industrial Property Rights) (2 results)

  • [Journal Article] Geochemical origin of hydrothermal fluid methane in sediment-associated fields and its relevance to the geographical distribution of whole hydrothermal circulation2013

    • Author(s)
      Shinsuke Kawagucci
    • Journal Title

      Chemical Geology

      Volume: 339 Pages: 213-225

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.chemgeo.2012.05.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Methylomarinum vadi gen. nov., sp. nov., a methanotroph isolated from two distinct marine environments2013

    • Author(s)
      Hisako Hirayama
    • Journal Title

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      Volume: 63 Pages: 1073-1082

    • DOI

      DOI: 10.1099/ijs.0.040568-0

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Genome sequence of a novel deep-sea vent epsilonproteobacterial phage provides new insight into the co-evolution of Epsilonproteobacteria and their phages2013

    • Author(s)
      Yukari Yoshida-Takashima
    • Journal Title

      Extremophiles

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      DOI: 10.1007/s00792-013-0529-5

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Discovery of a new hydrothermal vent based on an underwater, high-resolution geophysical survey2013

    • Author(s)
      Kentaro Nakamura
    • Journal Title

      Deep Sea Research Part I

      Volume: 74 Pages: 1-10

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.dsr.2012.12.003

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Biogeography of Persephonella in deep-sea hydrothermal vents of the Western Pacific2013

    • Author(s)
      Sayaka MIno
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 4 Pages: 107

    • DOI

      DOI: 10.3389/fmicb.2013.00107

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Characteristics of microbial communities in crustal fluids in a deep-sea hydrothermal field of the Suiyo Seamount2013

    • Author(s)
      Shingo Kato
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 4 Pages: 85

    • DOI

      doi: 10.3389/fmicb.2013.00085

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fast Measurement of Dissolved Inorganic Carbon Concentration for Small Volume Interstitial Water by Acid Extraction and Nondispersive Infrared Gas Analysis2013

    • Author(s)
      Takuro Noguchi
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 29 Pages: 9-13

    • DOI

      doi: 10.2116/analsci.29.9

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Shallow submarine hydrothermal activity with significant contribution of magmatic water producing talc chimneys in the Wakamiko Crater of Kagoshima Bay, southern Kyushu, Japan2013

    • Author(s)
      Toshiro Yamanaka
    • Journal Title

      Journal of Volcanology and Geothermal Research

      Volume: in press Pages: in press

    • DOI

      doi: 10.1016/j.jvolgeores.2013.04.007

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Tungsten species in natural ferromanganese oxides related to its different behavior from molybdenum in oxic ocean2013

    • Author(s)
      Teruhiko Kashiwabara
    • Journal Title

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      Volume: 106 Pages: 364-378

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.gca.2012.12.026

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Thiofractor thiocaminus gen. nov., sp. nov., a novel hydrogen-oxidizing, sulfur-reducing epsilonproteobacterium isolated from a deep-sea hydrothermal vent chimney in the Nikko Seamount field of the northern Mariana Arc2012

    • Author(s)
      Hiroko Makita
    • Journal Title

      Archives of microbiology

      Volume: 194 Pages: 785-794

    • DOI

      DOI: 10.1007/s00203-012-0814-1

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Cell-Specific Thioautotrophic Productivity of Epsilon-Proteobacterial Epibionts Associated with Shinkaia crosnieri2012

    • Author(s)
      Tomoo Watsuji
    • Journal Title

      PLoS one

      Volume: 7 Pages: e46282

    • DOI

      DOI: 10.1371/journal.pone.0046282

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 生命とは何か?―生命(圏)の限界から考える2012

    • Author(s)
      高井研
    • Journal Title

      極限環境生物学会誌

      Volume: 11 Pages: 96―104

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] New Frontiers in Scientific Drilling of the Indian Ocean2012

    • Author(s)
      Gallagher, S. J
    • Journal Title

      Scientific Drilling

      Volume: 14 Pages: 60―63

    • DOI

      DOI: 10.2204/iodp.sd.14.09.2012

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Iron-based microbial ecosystem on and below the seafloor: a case study of hydrothermal fields of the southern mariana trough2012

    • Author(s)
      Shingo Kato
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 3 Pages: 89

    • DOI

      DOI: 10.3389/fmicb.2012.00089

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Prokaryotic abundance and community composition in a freshwater iron-rich microbial mat at circumneutral pH2012

    • Author(s)
      Shingo Kato
    • Journal Title

      Geomicrobiology Journal

      Volume: 29 Pages: 896-905

    • DOI

      DOI: 10.1080/01490451.2011.635763

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Isotopic and speciation study on cerium during its solid–water distribution with implication for Ce stable isotope as a paleo-redox proxy2012

    • Author(s)
      Ryoichi Nakada
    • Journal Title

      Geochimica et Cosmochimica Acta

      Volume: 103 Pages: 49-62

    • DOI

      DOI: 10.1016/j.gca.2012.10.045

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Recovery and Separation of Rare Earth Elements Using Columns Loaded with DNA-filter Hybrid2012

    • Author(s)
      Yoshio Takahashi
    • Journal Title

      Analytical Sciences

      Volume: 28 Pages: 985-992

    • DOI

      DOI: 10.2116/analsci.28.985

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] Molecular environmental geochemistry: a bridge between atomic- and macro-scale phenomena2013

    • Author(s)
      Yoshio Takahashi
    • Organizer
      Presentation at the acceptance ceremony of Guest Professor at Chinese Academy of Science
    • Place of Presentation
      Lanzhou, China
    • Year and Date
      2013-02-18
    • Invited
  • [Presentation] 地球生物の存在限界から考える宇宙における生命存在可能条件2012

    • Author(s)
      高井研
    • Organizer
      第65回日本生化学大会
    • Place of Presentation
      福岡国際会議場、福岡県
    • Year and Date
      2012-12-06
    • Invited
  • [Presentation] Post-drilling hydrothermal vent and associated biological activities seen through artificial hydrothermal vents in the Iheya North field, Okinawa Trough2012

    • Author(s)
      Ken Takai
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-04
  • [Presentation] Genomic and population genetic analysis of deep-sea vent chemoautotrophs2012

    • Author(s)
      Satoshi Nakagawa
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-04
  • [Presentation] Population structure of deep-sea chemolithoautotrophs: identification of phenotypic and genotypic correlations2012

    • Author(s)
      Sayaka Mino
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-03
  • [Presentation] Reevaluation and comparison of energy source of chemosynthesis-based animals at several hydrothermal fields2012

    • Author(s)
      Yamagami, S
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-03
  • [Presentation] Evaluation of nutrient sources for the sponges inhabited around seafloor hydrothermal fields in the Okinawa Trough2012

    • Author(s)
      Nagashio, H.
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-03
  • [Presentation] What is the constraint on formation of oil-starved hydrothermal systems in the sediment-rich Okinawa Trough, southwestern Japan2012

    • Author(s)
      Toshiro Yamanaka
    • Organizer
      2012 American Geophysical Union Fall Meeting
    • Place of Presentation
      San Francisco, CA, USA
    • Year and Date
      2012-12-03
  • [Presentation] 環境・資源科学を支える放射光2012

    • Author(s)
      高橋嘉夫
    • Organizer
      日本化学会中四国支部講演会
    • Place of Presentation
      つくば市、茨城県
    • Year and Date
      2012-10-15
    • Invited
  • [Presentation] Potential electroautotrophic microbial ecosystem based on electric power production in deep-sea hydrothermal vent2012

    • Author(s)
      高井研
    • Organizer
      第28回日本微生物生態学会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学、愛知県
    • Year and Date
      2012-09-21
    • Invited
  • [Presentation] 複数の深海底熱水活動域における固有巻貝とその共生細菌の群集遺伝学的解析2012

    • Author(s)
      益崎庸介
    • Organizer
      第28回日本微生物生態学会
    • Place of Presentation
      豊橋技術科学大学、愛知県
    • Year and Date
      2012-09-19 – 2012-09-22
  • [Presentation] Microbial community development in and beneath deep-sea hydrothermal vents in the Earth, and probably in the Enceladus2012

    • Author(s)
      Ken Takai
    • Organizer
      9th Extremophiles 2012
    • Place of Presentation
      Sevilla, Spain
    • Year and Date
      2012-09-13
    • Invited
  • [Presentation] 環境中での元素の移行挙動解析:水-鉱物-微生物の相互作用2012

    • Author(s)
      高橋嘉夫
    • Organizer
      第21回日本バイオイメージング学会学術集会
    • Place of Presentation
      京都市、京都府
    • Year and Date
      2012-08-28
    • Invited
  • [Presentation] Exploration of limits of life and unseen microbial potentials in the Deep Biosphere2012

    • Author(s)
      Ken Takai
    • Organizer
      34th International Geological Congress (IGC)
    • Place of Presentation
      Brisbane, Australia
    • Year and Date
      2012-08-10
    • Invited
  • [Presentation] Speciation of elements in aerosols by XAFS related to the neutralization of acid rain, cooling effect, and iron supply to the Pacific Ocean2012

    • Author(s)
      Yoshio Takahashi
    • Organizer
      27th International symposium on environmental analytical chemistry
    • Place of Presentation
      Antwerp, Belgium
    • Year and Date
      2012-05-24
    • Invited
  • [Presentation] 深海底熱水活動域に生息する化学合成微生物の遺伝的多様性と群集構造の解明2012

    • Author(s)
      美野さやか
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合 2012年度連合大会
    • Place of Presentation
      幕張メッセ、千葉県
    • Year and Date
      2012-05-20 – 2012-05-25
  • [Book] アストロバイオロジー2013

    • Author(s)
      高井研
    • Total Pages
      200-210
    • Publisher
      化学同人
  • [Book] 地球化学2013

    • Author(s)
      佐野有司
    • Total Pages
      332
    • Publisher
      共立出版
  • [Book] 宇宙と地球の化学事典2012

    • Author(s)
      日本地球化学会
    • Total Pages
      479
    • Publisher
      朝倉書店
  • [Remarks] 研究代表者が代表を務める研究グループのホームページ

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/biogeos/j/xbr/sugar/

  • [Remarks] 研究代表者が代表を務める研究グループのホームページ

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/less/precam/j/

  • [Remarks] 研究代表者が代表を務める研究グループのホームページ

    • URL

      http://www.jamstec.go.jp/shigen/j/organization/ht/

  • [Remarks] 「海底下の大河」研究のホームページ

    • URL

      http://www-gbs.eps.s.u-tokyo.ac.jp/~taiga/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] レアアースの回収方法2012

    • Inventor(s)
      高橋嘉夫、宮地亜沙美、近藤和博
    • Industrial Property Rights Holder
      国立大学法人広島大学、アイシン精機株式会社
    • Industrial Property Number
      特願 2012-085321
    • Filing Date
      2012-04-04
  • [Patent(Industrial Property Rights)] 核酸のゲル化沈殿による希土類金属の回収方法2012

    • Inventor(s)
      近藤和博、高橋嘉夫、宮地亜沙美
    • Industrial Property Rights Holder
      近藤和博、高橋嘉夫、宮地亜沙美
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      特願 2012-228261
    • Filing Date
      2012-10-15

URL: 

Published: 2018-02-02  

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