新規好熱菌の特異代謝機構の環境修復への利用と特殊環境生態に関する地球科学的研究

• 研究課題/領域番号: 02J02002
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 水産学一般
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中川 聡 京都大学, 農学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 熱水孔環境 / 好熱菌 / 極限環境 / Aquificales / 化学合成独立栄養細菌 / CO_2固定 / 海底下生物圏 / 深海底熱水孔 / ε-Proteobacteria / メタン生成菌

研究概要

深海底熱水孔環境は、地球の内部エネルギーにより支えられた特殊かつ大規模な生物圏である。本研究では深海底熱水環境、陸上温泉、海底下をはじめとする極限環境に生息する微生物資源の分離・生態研究・応用開発を目的としている。
2004年度は、米国Portland State UniversityのAnna-Louise Reysenbach教授の研究室に赴き、イエローストーン国立公園より分離した新規Sulfurihydrogenibiumの生埋・生態学的性状を解析した。解析の結果、1)本分離株はSulfurihydrogenibium属の中でも過去に分離例の無いグループに属する、2)エネルギー源を硫黄化合物に依存し、水素を用いる事ができない、3)炭素源として様々な有機物を利用する、といった特性を有している事を突き止めた。
また、東太平洋Juan de Fucaにおいて行われたIntegrated Ocean Drilling Program (IODP)の航海(Leg.301)に乗船した。本研究航海は、海洋地殻内の微生物活動と流体循環系の関連に対する、世界初の直接的アプローチである。本航海において海底下から約200mのコアを複数採取し、微生物群集の生存量や活性、活動量、多様性等を解析した。既に様々な新規微生物の存在を確認し、そのうちいくつかは分離培養および生理生態学的性状の決定にも成功している。これらの結果を総合し、海底下の微生物活動、流体循環および流体化学組成変化との相関を検討している。
以上の結果の一部はPartnerships for Enhancing Expertise in Taxonomy Fifth Biennial Conference、International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology誌等で報告している。

研究成果

• [雑誌論文] Thioreductor micantisoli gen. nov., sp. nov., a novel mesophilic, sulfur-reducing chemolithoautotroph within the ε-Proteobacteria isolated from the hydrothermal sediments in the Mid-Okinawa Trough. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S., Inagaki, F., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 55 ページ: 599-605
• [雑誌論文] Nitratiruptor tergarcus gen. nov., sp. nov. and Nitratifractor salsuginis gen. nov., sp. nov., nitrate-reducing chemolithoautotrophs of the ε-Proteobacteria (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S., Takai, K., Inagaki, F., Horikoshi, K., Sako, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 55 ページ: 925-933
• [雑誌論文] Variability in microbial community and venting chemistry in a sediment-hosted backarc hydrothermal system : impacts of subseafloor phase-separation. (2005)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S., Takai, K., Inagaki, F., Chiba, H., Ishibashi, J., Kataoka, S., Hirayama, H., Nunoura, T., Horikoshi, K., Sako, Y.
  • 雑誌名: FEMS Microbiology Ecology (In press)
• [雑誌論文] Hydrogenivirga caldilitoris gen. nov., sp. nov., a novel extremely thermophilic, hydrogen/sulfur oxidizing bacterium from a coastal hydrothermal field. (2004)
  • 著者名/発表者名: Nakagawa, S., Nakamura, S., Inagaki, F., Takai, K., Shirai, N., Sako, Y.
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 54 ページ: 2079-2084
• [文献書誌] Takai, K., Nakagawa, S., Sako, Y., Horikoshi, K.: "Balnearium lithotrophicum gen.nov., sp.nov., a novel thermophilic, strictly anaerobic, hydrogen-oxidizing chemolithoautotroph isolated from a black smoker chimney in the Suiyo Seamount hydrothermal system."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 53. 1947-1954 (2003)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Aeropyrum camini sp.nov., a strictly aerobic, hyperthermophilic archaeon from a deep-sea hydrothermal vent chimney."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 54. 329-335 (2004)
• [文献書誌] Takai, K., Oida, H., Suzuki, Y., Hirayama, H., Nakagawa, S., Nunoura, T., Inagaki, F., Nealson, K.H., Horikoshi, K.: "Spatial distribution of Marine Crenarchaeora Group I (MGI) in the vicinity of deep-sea hydrothermal systems."Applied and Environmental Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, T., Nakagawa, S., Inagaki, F., Takai, K., Horikoshi, K.: "Phylogenetic diversity of sulfate-reducing prokaryotes in active deep-sea hydrothermal vent chimney structures."FEMS Microbiology Letters. 232. 145-152 (2004)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Nakamura, S., Inagaki, F., Takai, K., Shirai, N., Sako, Y.: "Hydrogenivirga caldilitoris gen.nov., sp.nov., a novel extremely thermophilic, hydrogen/sulfur oxidizing bacterium from a coastal hydrothermal field."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Inagaki, F., Chiba, H., Ishibashi, J., Hirayama, H., Nunoura, T., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Heterogeneity of microbial community structures associated with hydrothermal fluids determined by culture-dependent and -independent techniques in the Mid-Okinawa Trough deep-sea hydrothermal system."Applied and Environmental Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, S., Inagaki, F., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Crunasci desulfuricans gen.nov., sp.nov., a novel mesophilic, sulfur-reducing chemolithoautotroph within epsilon-Proteobacteria isolated from a deep-sea hydrothermal system in the Mid-Okinawa Trough."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Sako, Y., Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K.: "Marinithermus hydrothermalis gen.nov.,sp.nov.,a strictly aerobic, thermophilic bacterium from a deep-sea hydrothermal vent chimney"International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 53(1). 59-65 (2003)
• [文献書誌] Takai, K., Inagaki, F., Nakagawa, S., Hirayama, H., Nunoura, T., Sako, Y., Nealson, K.H., Horikoshi, K.: "Isolation and phylogentic diversity of members of previously uncultivated ε-Proteobacteria in deep-sea hydrothermal fields"FEMS Microbiology Letters. 219(1). 167-174 (2003)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Persephonella hydrogeniphila sp.nov., a novel thermophilic hydrogen-oxidizing bacterium from a deep-sea hydrothermal vent chimney"International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).