2021 Fiscal Year Annual Research Report
methanogenesis from root organic matters in deep subsurface
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18H05295
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
鎌形 洋一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 招聘研究員 (70356814)
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| 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, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842)
眞弓 大介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30549861)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 地下微生物 / 未知微生物 / 深部地下圏 / 培養 / 環境ゲノム情報解析 / メタン / 炭素循環 / 生理生態 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
深部地下圏における生物的メタン生成は 1) 複雑な高分子堆積有機物が熱化学反応などによって溶解性有機物に変換される反応、2) 発酵微生物群がこれらを分解し、メタン生成菌ための主要基質を生成する反応 3) メタン生成菌によるメタン産生、から成り立っていると考えられるが、介在する有機物ならびに微生物を含めプロセスの全容は明らかになっていない。本提案では、深部陸域地下圏に広がる微生物生存圏とそれを支える有機物群を俯瞰的かつ精細に捉えることによって生物起源メタンの成因解明を目指している。本年度は、深部地下圏における代表的な根源有機物である原油成分について、地下を模擬した高温高圧培養により、その分解を捉えるとともに、安価な栄養剤により原油分解メタン生成を促進できること、とりわけC16以上の長鎖アルカンが分解されメタンに転換されていることを明らかにし、著名な国際誌に論文を発表した。さらに長鎖アルカン分解メタン生成促進に関与する微生物叢の解析を進めた。また別の地下根源有機物であるメトキシ芳香族化合物の分解を担う微生物については、昨年度までに純粋分離に成功したFirmicutes門の新目Koleobacterales目細菌の完全長ゲノムを解読し、メタン生成菌との共生下でのみメトキシ芳香族化合物の分解する代謝メカニズムの一端を明らかにした。また集積培養に成功しているActinobacteria門の目もしくは科レベルで新規な地下バクテリアについても解析を進め、本細菌もまた、メタン生成菌との共生下でメトキシ芳香族化合物を分解している可能性が示唆されるなど、成果を挙げた。さらに、メトキシ芳香族資化性メタン生成菌について、同アーキアがバクテリアタイプのメチルトランスフェラーゼを用いて脱メトキシ化を行うことを明らかにし、Nature姉妹誌 The ISME Jに発表するなど成果を挙げた。
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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
深部地下圏における根源有機物（長鎖アルカンやメトキシ芳香族化合物）の分解反応を捉えることに成功し、本分解反応を担う微生物叢の解析・データの獲得も順調に進んでいる。また根源有機物を分解する未知微生物の純粋分離、集積培養にも至っており、そのメカニズム解明も、オミクスアプローチなどを駆使しながら順調に進展している。特に、(i)長鎖アルカンを顕著に分解しメタン生成する反応を地下を模擬した高温高圧培養で捉えることに成功し、さらにその分解反応の促進を達成した成果、さらに(ii)メトキシ芳香族資化性メタン生成菌のメトキシ芳香族の分解反応メカニズムを明にした成果などについては著名な国際誌に論文発表するなど、成果発信も順調になされていることから、おおむね順調に進展していると、と評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
本提案における5つの研究実施項目(1. 「深部地下圏の高温域における根源有機物の高温高圧反応生成物の同定」、2. 「深部地下生物圏の大規模DNAシークエンシングによる多様性と代謝特性の解析」、3. 「高圧・常圧培養法を用いた根源有機物分解に関わる地下圏微生物の集積・分離・培養」、4. 「発酵微生物とメタン生成菌の共生系の高圧培養で生成するメタンの安定同位体比の測定」、5. 「芳香族メトキシ化合物を分解しメタンを生成する機構の解明」)について、いずれの項目も着実に成果を挙げてきていることから、現在の取り組みを鋭意継続実施するとともに、主要な根源有機物の分解とメタン生成を担う中核微生物群の特定とメカニズム解明をさらに深化させ、それらの成果を国際誌に論文発表してゆく予定である。
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Research Products
(22 results)
