2023 Fiscal Year Annual Research Report
地下圏における炭素循環：微生物によるリグニン様物質からのメタン生成プロセスの解明
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20H03314
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
石井 俊一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 副主任研究員 (10556913)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 志野 国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10557002)
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| Project Period (FY) |
2020-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | メタトランスクリプトーム解析 / 天然ガス鉱床 / 地下圏微生物 / Bathyarchaeota |
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| Outline of Annual Research Achievements |
嫌気環境における炭素循環の最終生成物であるメタンは、微生物群集が協調し、有機物が多段階で分解することで生成される。中でも地下圏においては、地質学的時間の中で、リグニンやフミン酸といった難分解性有機物が、炭素源・エネルギー源となると推定される。この微生物代謝が介する一連のメタン生成反応は、地球の炭素循環はもとより、メタンハイドレートや天然ガス鉱床形成においても重要な役割を果たすと考えられているが、その反応が地下深部で起こること、地下圏には未知の微生物系統群が多く存在することから、理解が未熟である。そこで本研究では、地下圏に普遍的にみられる難分解性有機物からのメタン生成プロセスの解明を目指す。
本年度は、地表の天然ガス田湧出地下水中および分離槽に形成されるバイオフィルムの微生物群を対象としたRNAシーケンスのデータ解析を進め、天然ガス鉱床に生息する地下圏微生物の生き様を同定した。対象とした５つのガス田の湧出地下水のうち、地下圏におけるメタン生成に関わるメタン菌が見られたものは２個であり、系統的に異なるメタン菌が機能していることが分かった。また、分離槽の壁面においては、プールの深い所に形成されるバイオフィルム中にメタン生成古細菌、表面に近い所に嫌気メタン酸化古細菌、そして空気と接する部分にできるバイオフィルムに好気メタン酸化菌が活動していることが分かった。これは、地下深部の還元的な環境で生成されるメタンが、地表の酸素に触れて酸化されるという物質循環が、天然ガス田の井戸で再現されている事を示している。
また、地下圏におけるリグニン由来の難分解性有機物分解微生物の候補であるBathyarchaeotaを多く含む集積系からの単離作業を進め、BathyarchaeotaとMethanocalculusの二者培養の獲得に成功した。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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