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2016 Fiscal Year Annual Research Report

生物界の暗黒物質「未知アーキア」の解明―分離培養で開拓する多様な新生物機能―

Research Project

Project/Area Number 15H02419
Research InstitutionJapan Agency for Marine-Earth Science and Technology

Principal Investigator

井町 寛之  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 主任研究員 (20361933)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 玉木 秀幸  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究分野, 主任研究員 (00421842)
高木 善弘  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 研究員 (10399561)
諸野 祐樹  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (30421845)
Project Period (FY) 2015-04-01 – 2019-03-31
Keywordsアーキア / 生物多様性 / バイオリアクター / 古細菌
Outline of Annual Research Achievements

集積培養に成功している嫌気的メタン酸化反応に関与する未知アーキアの完全長ゲノム配列をメタゲノム解析により決定した。さらに、培養条件の改善ならびに大量培養を行うことにより、RNA-Seq法による代謝発現解析を行うことができた。得られたゲノム情報、mRNAの発現情報および培養条件から、本未知アーキアの代謝経路についての推定を行い、利用可能なエネルギー基質等の重要な情報を得ることに成功した。さらに本未知アーキアの詳細な細胞形態や構造を調査するために、電子顕微鏡による観察を行い、その細胞内構造を明らかにした。
下降流懸垂型スポンジリアクターを利用して海底堆積物や天然ガス鹹水に生息する未知アーキアの培養を初年度から引き続き行った。その結果、新たに海底堆積物中に優占化している別の未知アーキアを高度に集積培養をすることに成功した。この未知アーキアの16S rRNA遺伝子に特異的なプライマーセットを使った定量PCRにより、本未知アーキアの増殖の確認と増殖条件の検討を進めることができた。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

集積培養ができていた嫌気的メタン酸化反応に関与する未知アーキアの完全長ゲノム決定ならびにRNA-Seq法による代謝発現解析を行い、培養条件と組み合わせて考えることで、本未知アーキアの代謝経路を推定できたことは大きな前進であった。加えて、新たな未知アーキアの高度な集積培養にも成功できたことから、「おおむね順調に進展している」と評価した。

Strategy for Future Research Activity

新たに培養に成功した未知アーキアのゲノム解析や電子顕微鏡による細胞形態観察を用いて行う。また、初年度から運転を行っている下降流懸垂型スポンジリアクターには多種類の未知アーキアが集積培養できているので、それぞれの未知アーキアの分離作業ならびにゲノム配列の取得を行う。

  • Research Products

    (11 results)

All 2018 2017 Other

All Int'l Joint Research (3 results) Journal Article (4 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 4 results,  Open Access: 2 results) Presentation (4 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 3 results)

  • [Int'l Joint Research] University of Bremen(Germany)

    • Country Name
      Germany
    • Counterpart Institution
      University of Bremen
  • [Int'l Joint Research] National Taiwan University(Taiwan)

    • Country Name
      その他の国・地域
    • Counterpart Institution
      National Taiwan University
  • [Int'l Joint Research] California Institute of Technology/Craig J. Vender Institute/University of Illinoi(米国)

    • Country Name
      U.S.A.
    • Counterpart Institution
      California Institute of Technology/Craig J. Vender Institute/University of Illinoi
  • [Journal Article] Production of biogenic manganese oxides coupled with methane oxidation in a bioreactor for removing metals from wastewater2018

    • Author(s)
      Matsushita Shuji、Komizo Daisuke、Cao Linh Thi Thuy、Aoi Yoshiteru、Kindaichi Tomonori、Ozaki Noriatsu、Imachi Hiroyuki、Ohashi Akiyoshi
    • Journal Title

      Water Research

      Volume: 130 Pages: 224~233

    • DOI

      10.1016/j.watres.2017.11.063

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Fractionation of nitrogen isotopes during amino acid metabolism in heterotrophic and chemolithoautotrophic microbes across Eukarya, Bacteria, and Archaea: Effects of nitrogen sources and metabolic pathways2017

    • Author(s)
      Yamaguchi Yasuhiko T.、Chikaraishi Yoshito、Takano Yoshinori、Ogawa Nanako O.、Imachi Hiroyuki、Yokoyama Yusuke、Ohkouchi Naohiko
    • Journal Title

      Organic Geochemistry

      Volume: 111 Pages: 101~112

    • DOI

      10.1016/j.orggeochem.2017.04.004

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biotic manganese oxidation coupled with methane oxidation using a continuous-flow bioreactor system under marine conditions2017

    • Author(s)
      Kato Shingo、Miyazaki Masayuki、Kikuchi Sakiko、Kashiwabara Teruhiko、Saito Yumi、Tasumi Eiji、Suzuki Katsuhiko、Takai Ken、Cao Linh Thi Thuy、Ohashi Akiyoshi、Imachi Hiroyuki
    • Journal Title

      Water Science and Technology

      Volume: 76 Pages: 1781~1795

    • DOI

      10.2166/wst.2017.365

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Microbial Community Composition and Functional Capacity in a Terrestrial Ferruginous, Sulfate-Depleted Mud Volcano2017

    • Author(s)
      Tu Tzu-Hsuan、Wu Li-Wei、Lin Yu-Shih、Imachi Hiroyuki、Lin Li-Hung、Wang Pei-Ling
    • Journal Title

      Frontiers in Microbiology

      Volume: 8 Pages: Article 2137

    • DOI

      10.3389/fmicb.2017.02137

    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] 微生物暗黒物質は暗黒ではない-海底下生命圏からの未培養微生物の培養を例として-2017

    • Author(s)
      井町寛之
    • Organizer
      環境微生物系学会合同大会2017
    • Invited
  • [Presentation] Cultivation of uncultured subseafloor microbes using down-flow hanging sponge (DHS) bioreactors2017

    • Author(s)
      Imachi H
    • Organizer
      Deep Life Cultivation workshop
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] Cultivation of microbial dark matters from marine sediments: novel bacteria affiliated with uncultured groups of the phylum Chloroflexi.2017

    • Author(s)
      Nakahara N, Yoshida N, Tasumi E, Nobu M, Miyazaki M, Takaki Y, Sakai S, Tamaki H, Yamaguchi T, Takai K and Imachi H
    • Organizer
      JpGU-AGU Joint Meeting 2017
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 海底堆積物から分離した新規Chlorolexi門細菌の生理代謝機能の解明2017

    • Author(s)
      中原望・吉田奈央子・田角栄二・高木善弘・酒井早苗・宮崎征行・山口隆司・高井研・井町寛之
    • Organizer
      環境微生物系学会合同大会2017

URL: 

Published: 2018-12-17   Modified: 2022-08-25  

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