2012 Fiscal Year Annual Research Report
超高速シークエンサーで切り拓く陸域地下生物圏の多様性とレアバイオスフィア
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23657069
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
玉木 秀幸 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, 主任研究員 (00421842)
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| Keywords | 地下圏 / 次世代シークエンス / 微生物 / 多様性 / レアバイオスフィア / 生物地球化学 / 16S rRNA |
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| Research Abstract |
本年度は、新たに陸域地下圏試料を採取し、全DNAならびにRNAの抽出精製、保存を行った。また今年度は、パイロシークエンサーよりも安価で大量の配列情報を取得可能なイルミナシークエンサーを用いることとし、その配列解析手法の諸条件を検討するとともに、実際に、陸域地下圏微生物の群集構造と多様性を超高解像度に解析した。特に今年度はDNAだけでなくRNAも解析対象とすることで、地下圏に棲息し、かつ代謝活性も高い微生物について解析した。その結果、特に、氷河堆積物からなる陸域地下環境においては、DNAとRNAで得られる微生物群集プロファイルに大きな差がなかったことから、同環境に棲息する微生物群は代謝活性を有しており、生物地球化学プロセスに寄与している可能性が示唆された。さらに、各地下圏環境試料について地球化学的解析を行い、各々の地質、地球化学的なプロファイル情報を取得し、レアバイオスフィアも含めた微生物群集構造と地球化学的パラメーターの相関性について詳細な統計的解析を実施した。その結果、各地下圏環境中の微生物群集構造の違いはそれぞれの地下環境の地球化学的プロファイルの違いと非常によく一致しており、特に、メタン、硫酸、マンガン、溶存有機物等と高い関連性を示した。さらに、一部の未知微生物系統群のポピュレーションは、メタン、硫酸ともに低濃度の環境でより高いことも明らかとなるなど、陸域地下圏に棲息する未知微生物の機能推定に資する重要な知見を提示した。このように、本研究を通じて、これまで未開拓微生物生命圏となっていた陸域地下環境の微生物の多様性と群集構造を着実に解析してきており、これらの基盤情報は、将来的に地下圏に存在する未知系統群の新生物機能の解明に向けて有力な手がかりを提供すするとともに、地球環境変動や化石エネルギーの持続的利用に関わる地下圏微生物生態系の全容解明に資する知見として重要である。
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