2017 Fiscal Year Annual Research Report
Investigation of the molecular mechanism and environmental contribution of methanogenesis via electric syntrophy
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16H06191
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
加藤 創一郎 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 主任研究員 (30597787)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2019-03-31
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| Keywords | 微生物 / メタン生成 / 共生 / 電子伝達 / 導電性鉱物 / 遺伝子発現解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
メタンは有機物分解菌とメタン生成アーキアとの異種微生物間エネルギー（電子）伝達を介した共生により生成される。従来その電子伝達は、水素などの電子キャリア物質の拡散輸送によってのみ媒介されうると考えられていた。我々のグループでは新規かつ高効率な共生型メタン生成機構として、導電性鉱物を流れる電流を介した微生物間電子伝達にもとづく「電気共生型メタン生成反応」を発見、提唱した。本研究では、微生物学・分子生物学・電気化学的方法論を駆使し、電気共生型メタン生成の分子機構の解明、およびその自然環境における寄与を明らかにすることを目的とした。
前年度までに構築に成功した、電気共生型メタン生成のモデル共生系（電流生成菌としてGeobacter sulfurreducens、メタン生成菌としてMethanosarcina barkeri）および比較対象となる水素共生型メタン生成のモデル共生系（水素生成菌としてDesulfovibrio burgaris、メタン生成菌としてMethanosarcina barkeri）を対象とし、各種培養実験ならびにメタトランスクリプトーム解析を行った。その結果、Methanosarcina barkeriが電気共生時に特異的に発現している複数の遺伝子の同定に成功し、またいくつかのレドックスタンパクが電気共生に寄与している可能性が示された。また電気共生の自然界における寄与を明らかにすることを目的とし、水田土壌および地下圏サンプルを微生物源とし、導電性鉱物の存在下で活発に有機物分解メタン生成を行う微生物群集の集積に成功した。
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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
前年度までに、特に酸化鉄添加培養からのRNA抽出法の検討にあたり実験計画に多少の遅れが生じ、その影響から本年度分の計画にも当初よりは遅れが生じ、次年度への持ち越し、予算の繰り越しが生じた。しかし本年度分の研究については当初の予定通り進展し、論文発表につながる核となるデータの取得に至ることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
トランスクリプトーム解析により電気共生への寄与が示唆された遺伝子について、環境サンプルや集積培養物を対象とした検出を実施し、環境中における電気共生型メタン生成の寄与を明らかにしていく。また水田土壌および地下圏サンプルを由来とする集積培養物について詳細な微生物群集構造解析を実施し、多様な環境中において電気共生型メタン生成を担うプレイヤーの同定を目指す。
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