2012 Fiscal Year Annual Research Report
深部地下圏を模擬した高圧条件下における生物的メタン生成過程の解明
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23244109
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
鎌形 洋一 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 研究部門長 (70356814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
吉岡 秀佳 独立行政法人産業技術総合研究所, 地圏資源環境研究部門, 主任研究員 (30415765)
皆川 秀紀 独立行政法人産業技術総合研究所, メタンハイドレート研究センター, 研究チーム長 (70202348)
坂田 将 独立行政法人産業技術総合研究所, 地圏資源環境研究部門, 研究グループ長 (70357101)
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| Project Period (FY) |
2011-04-01 – 2014-03-31
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| Keywords | メタン生成古細菌 / メタンハイドレート / 高温性微生物 / 高圧培養 / 微生物共生 |
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| Research Abstract |
本研究では生物的メタン生成が高圧下で起こりうるか否か、とりわけ（１）メタン生成に必要な水素を供給する微生物と水素からメタンを生成する微生物間で種間水素伝達が高圧下で起こりうるか、（２）ケロジェン等根源有機物由来と考えられる中間物質からメタン生成に必要な酢酸を生成する微生物とメタンを生成する微生物との間で酢酸授受が高圧下で起こりうるか、を検証することによって、海洋並びに陸地地下圏において今なお起きつつあると推定される生物的メタン生成ならびにメタンハイドレート形成を実験室的に再現し、メタンハイドレート成因過程を明らかにすることを目的とした。（１）に関しては、最大20MPa（200気圧相当）の静水圧下、55℃の高温で微生物を嫌気的に培養可能なシステムを構築し、地下圏由来の微生物群集、あるいはメタン生成に関与する各種モデル微生物の高圧培養実験をおこない、高圧下においても種間電子伝達に依存したメタン生成が進行可能であることを明らかにした。また高圧下において系内のCO2濃度の影響に応じ酢酸の直接分解と共生的分解の寄与率が大きく変動すること、変性タンパク質の構造回復や細胞膜・細胞壁構造の変化が高圧力条件でのメタン生成に必須であることを見出した。（２）についてはケロジェン等根源有機物において普遍的に見出される物質、特にメトキシ芳香族化合物をモデル基質とし集積培養をおこない、目的とするメタン生成微生物群集を得ることに成功した。微生物群集構造解析ならびに代謝産物の詳細な解析によって、メトキシ基の脱離に伴うメタン生成に加え、芳香環をカテコールを中間代謝物として完全分解する未知の反応経路によってメタン生成が起こっていることが示唆された。
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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
高圧条件下によるメタン生成が確認できたのみならず、二酸化炭素の濃度依存的にメタン生成経路が変化することを明らかにすることができた。これまでに全く知られていなかった知見が得られた点で高い到達度であると自己評価した。
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| Strategy for Future Research Activity |
高圧培養条件下で二酸化炭素の濃度依存的にどのような微生物群集構造変化が認められたかを高精度に解析することによってメタン生成に関わる微生物の挙動を正確に捉えることができると考えており、本実験計画を実行予定である。
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Research Products
(1 results)
