2020 Fiscal Year Research-status Report
元素特異的ナノスケールCTで迫る微生物と生息空間―ナノ空間地球微生物学の幕開け
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20K20952
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
諸野 祐樹 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(高知コア研究所), 主任研究員 (30421845)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
山村 雅幸 東京工業大学, 情報理工学院, 教授 (00220442)
浦本 豪一郎 高知大学, 教育研究部総合科学系複合領域科学部門, 講師 (70612901)
谷川 亘 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(高知コア研究所), 主任研究員 (70435840)
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| Project Period (FY) |
2020-07-30 – 2022-03-31
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| Keywords | 海底下生命圏 / X線断層 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究ではナノスケールで物質の三次元構造観察を可能とするコンピューター断層撮影(XCT)を活用し、環境試料中に存在する微生物及びその生息空間の三次元観察を目的としている。地球バイオマスの数～10%程度を占め、その生態が謎に包まれる海底下微生物について、極限環境における生命存続戦略や地球規模の元素循環に果たす役割を明らかにすることを目指した研究課題である。微生物のみならず、地層中の微小鉱物との相互作用、相互配置を含めた総合的な地層環境の解析を可能とする技術へとつながるものである。
本研究では、ナノスケールX線CT（NanoxCT)により微生物とその生息空間を可視化する。DNA解析等の分子生物学、および光学・電子顕微鏡解析の発展は環境微生物の機能・生き様を次々と明らかにしてきた。しかし、微生物とそれを取り巻く微小空間、つまり「微生物の家」について立体的かつサブミクロンスケールで観察した例は皆無であり、地層環境のどこに、どうやって微生物が存在しているのか、知見が全くない。全地球バイオマスの数～10%程度を占め、生態が謎に包まれる海底下微生物を観察対象とし、極限環境における生命存続戦略や地球規模の元素循環に果たす微生物生命の本質に迫る。
本年度は堆積物試料をNanoxCTで可視化するための基礎技術の開発を実施した。ナノスケールでのxCT可視化においては照射するX線のエネルギー密度が著しく高く、CT撮影中に対象物が変形してしまう問題が頻発する。これを解消するため、試料を樹脂に包埋する技術開発を実施した。また、微生物細胞や空隙はX線吸収計数が著しく低く、ほぼ透過してしまうため、単に空間分解能の高いCT装置を使用しても細胞や空隙は可視化できない。そこで、オスミウムなど、生体物質に結合する重元素を付加することによってCT解析で必要なコントラストを得ることに成功した。
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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
新型コロナウィルスの感染防止のために、本課題の中核をなすSpring-8での計測ビームタイムが半年延期になったものの、半年後に測定が可能になったことでリカバーが可能となった。
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| Strategy for Future Research Activity |
Spring-8は感染対策を万全にすることにより運転を再開したのちは安定してビームタイムの運用を行ってくれている。計測のみならず、計測後のデータ解析、およびSpring-8以外のCT装置を活用することも検討しつつ、研究を進展させていきたい。
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| Causes of Carryover |
今年度はSpring-8での測定が半年延期されたため、試料準備を想定よりも数を減らして行った。次年度にはこの分も含めて多数の試料準備及び計算環境を整える等、研究を推進するために予算を使用する計画としている。
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Research Products
(7 results)
