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化学合成・光合成微生物生態系の炭素及び硫黄安定同位体化学指標の構築

研究課題

研究課題/領域番号 17K14412
研究種目

若手研究(B)

配分区分基金
研究分野 層位・古生物学
研究機関東京工業大学

研究代表者

中川 麻悠子  東京工業大学, 地球生命研究所, 特任助教 (20647664)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2019年度: 650千円 (直接経費: 500千円、間接経費: 150千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 2,080千円 (直接経費: 1,600千円、間接経費: 480千円)
キーワード炭素同位体 / 硫黄同位体 / 微生物 / 代謝 / 炭素同位体比 / 硫黄同位体比 / 炭素循環 / 硫黄循環 / 微生物代謝 / 培養実験 / 環境試料 / 成層湖 / 温泉 / 湖 / 光合成細菌 / 安定同位体 / 古生態
研究成果の概要

本研究ではまず化学合成細菌・光合成細菌の純粋培養を行い、脂肪酸の炭素・水素同位体比分析を行った。硫黄同位体比に関しては硫酸還元と硫黄不均化に注目し、それぞれの四種硫黄同位体的特徴付けに取り組んだ。。
フィールド研究に関しては、コスタリカの温泉水及び堆積物分析による炭素循環解析、成層湖涌池における微生物相と炭素循環解析、モンゴルの永久凍土帯湖底堆積物試料中硫黄同位体分析による気候変動解析に携わった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

化学合成・光合成細菌バイオマス中脂肪酸の炭素・水素同位体比はそれぞれ炭素固定回路とエネルギー代謝を反映した分別範囲を示した。また、異なる環境下における硫黄代謝の硫黄同位体分別係数を明らかにした。それらの純粋培養結果で得られた分別範囲は堆積物試料中の炭化水素化合物や硫黄化合物がどのような微生物代謝で供給されたかを解析するために重要な基礎データとなる。
実際にフィールド調査にて堆積物の炭素・硫黄同位体比解析により、新たに微生物の寄与を含んだ炭素循環モデルの提案や永久凍土が気候変化によって融解した影響による硫黄同位体的特徴を明らかにした。

報告書

(5件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実施状況報告書
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (7件) 雑誌論文 (10件) (うち国際共著 10件、 査読あり 10件、 オープンアクセス 3件) 学会発表 (16件) (うち国際学会 9件、 招待講演 3件)

  • [国際共同研究] Deep Carbon Observatry/Harvard University/Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] University of Naples Federico II(イタリア)

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [国際共同研究] Deep Carbon Observatry/Harvard University/Rutgers University(米国)

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      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Naples Federico II(イタリア)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Deep Carbon Observatry/Harvard University/Rutgers University(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] University of Naples Federico II(イタリア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ラトガース大学/カリフォルニア工科大学(米国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Effect of tectonic processes on biosphere-geosphere feedbacks across a convergent margin2021

    • 著者名/発表者名
      Fullerton Katherine M.、Nakagawa Mayuko、Giovannelli Donato、Lloyd Karen G. et al.
    • 雑誌名

      Nature Geoscience

      巻: 14 号: 5 ページ: 301-306

    • DOI

      10.1038/s41561-021-00725-0

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Changes in ATP Sulfurylase Activity in Response to Altered Cyanobacteria Growth Conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Lucia Gastoldi, Lewis M Ward, Mayuko Nakagawa, Mario Giordano, Shawn E McGlynn
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 36 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME20145

    • NAID

      130008042862

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Sedimentary rhythm of Mn-carbonate laminae induced by East Asian summer monsoon variability and human activity in Lake Ohnuma, southwest Hokkaido, northern Japan2020

    • 著者名/発表者名
      Katsuta Nagayoshi、Naito Sayuri、Ikeda Hisashi、Tanaka Kuniaki、Murakami Takuma、Ochiai Shinya、Miyata Yoshiki、Shimizu Mayuko、Hayano Asuka、Fukui Konami、Hasegawa Hitoshi、Nagao Seiya、Nakagawa Mayuko、Nagashima Kana、Niwa Masakazu、Murayama Masafumi、Kagawa Masako、Kawakami Shin-ichi
    • 雑誌名

      Quaternary Science Reviews

      巻: 248 ページ: 106576-106576

    • DOI

      10.1016/j.quascirev.2020.106576

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] First investigation and absolute calibration of clumped isotopes in N 2 O by mid‐infrared laser spectroscopy2020

    • 著者名/発表者名
      Kantnerova Kristyna、Yu Longfei、Zindel Daniel、Zahniser Mark S.、Nelson David D.、Tuzson B?la、Nakagawa Mayuko、Toyoda Sakae、Yoshida Naohiro、Emmenegger Lukas、Bernasconi Stefano M.、Mohn Joachim
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectrometry

      巻: 34 号: 15

    • DOI

      10.1002/rcm.8836

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A fluorination method for measuring 13C-13C isotopologue of C2 molecules2020

    • 著者名/発表者名
      Taguchi, K., Yamamoto, T., Nakagawa, M., Gilbert, A., Ueno, Y.,
    • 雑誌名

      Rapid Communications in Mass Spectropetry

      巻: 34 号: 11 ページ: 8761-8761

    • DOI

      10.1002/rcm.8761

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書 2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Siberian Permafrost Thawing Accelerated at the B?lling/Aller?d and Preboreal Warm Periods During the Last Deglaciation2019

    • 著者名/発表者名
      Katsuta Nagayoshi、Matsumoto Genki I.、Hase Yoshitaka、Tayasu Ichiro、Haraguchi Takashi F.、Tani Eriko、Shichi Koji、Murakami Takuma、Naito Sayuri、Nakagawa Mayuko、Hasegawa Hitoshi、Kawakami Shin‐ichi
    • 雑誌名

      Geophysical Research Letters

      巻: 46 号: 23 ページ: 13961-13971

    • DOI

      10.1029/2019gl084726

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Helium, inorganic and organic carbon isotopes of fluids and gases across the Costa Rica convergent margin2019

    • 著者名/発表者名
      Barry Peter H.、Nakagawa Mayuko、Giovannelli Donato、Maarten de Moor J.、Schrenk Matthew、Seltzer Alan M.、Manini Elena、Fattorini Daniele、di Carlo Marta、Regoli Francesco、Fullerton Katherine、Lloyd Karen G.
    • 雑誌名

      Scientific Data

      巻: 6 号: 1 ページ: 2052-4463

    • DOI

      10.1038/s41597-019-0302-4

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Hidden Concepts in the History and Philosophy of Origins-of-Life Studies: a Workshop Report.2019

    • 著者名/発表者名
      Mariscal, C., Barahona, A., Aubert-Kato, N. Nakagawa, M., et al.
    • 雑誌名

      Origins of Life and Evolution of Biospheres

      巻: 49 号: 3 ページ: 111-145

    • DOI

      10.1007/s11084-019-09580-x

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Forearc carbon sink reduces long-term volatile recycling into the mantle2019

    • 著者名/発表者名
      PH Barry et al. (共著者37名中25番目)
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 568 号: 7753 ページ: 487-492

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1131-5

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Effect of light wavelength on hot spring microbial mat biodiversity2018

    • 著者名/発表者名
      Nishida Akifumi、Thiel Vera、Nakagawa Mayuko、Ayukawa Shotaro、Yamamura Masayuki
    • 雑誌名

      PLOS ONE

      巻: 13 号: 1 ページ: e0191650-e0191650

    • DOI

      10.1371/journal.pone.0191650

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [学会発表] 好熱性硫黄不均化菌の四種硫黄同位体指標2020

    • 著者名/発表者名
      中川 麻悠子, 梅澤 和寛, 小島 久弥, 福井 学, 吉田 尚弘, 上野 雄一郎
    • 学会等名
      2020年度日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] SIトレーサブルな安定炭素同位体比標準ガスの開発2020

    • 著者名/発表者名
      石川 真帆、下坂 琢哉、豊田 栄、山田 桂太、中川 麻悠子、Zhang Naizhong、吉田 尚弘
    • 学会等名
      2020年度日本地球化学会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 安定同位体で探る分子・生物・生態系の起源2020

    • 著者名/発表者名
      中川麻悠子
    • 学会等名
      Kavli IPMU/ELSI/IRCN 第5回合同一般講演会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Abandance of 13C-13C bonding in biotic and abiotic ethane measured by a new C2F6 method2020

    • 著者名/発表者名
      Koudai Taguchi, Tomonari Yamamoto, Mayuko Nakagaw, Alexis Gilbert, Yuichiro Ueno
    • 学会等名
      Goldschmidt2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Iron-Rich Hot Springs in Japan, a Microbiogeochemical Guided Tour2020

    • 著者名/発表者名
      Li-Hau F, Nakagawa M, Ward L, Ueno Y & McGlynn S
    • 学会等名
      Goldschmidt2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Equilibrium and Kinetic Fractionation on S-O Clumping of Sulfate2020

    • 著者名/発表者名
      Ueno Y, Nakagawa M, Katsuta T, Aoki R & Yoshida N
    • 学会等名
      Goldschmidt2020
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Helium and carbon isotopes in southern Costa Rica and western Panama2019

    • 著者名/発表者名
      Peter H Barry
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting 2019
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 多次元アイソトポログ解析で分子の起源・環境を知る2019

    • 著者名/発表者名
      中川 麻悠子
    • 学会等名
      第73回 イオン反応研究会 講演会
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Carbon and hydrogen stable isotopic signatures of fatty acids produced by reductive tricarboxylic acid cycle2019

    • 著者名/発表者名
      M Nakagawa
    • 学会等名
      Stable Isotopes in Biosphere Systems Workshops
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Chemical and biological carbon sinks in the Costa Rican Forearc: First insights from the Biology Meets Subduction project2018

    • 著者名/発表者名
      MJ de Moor, PH Barry, KG Lloyd, D Giovannelli, M Schrenk, M Nakagawa, CJ Ramirez, K Pratt, DR Hummer, TM Lopez
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Multivariate and Network Analysis of Microbe-Environment Interactions Across a Geochemically Active Subduction Zone in Northern Costa Rica2018

    • 著者名/発表者名
      KM Fullerton, D Giovannelli, M Nakagawa, MO Schrenk, KG Lloyd
    • 学会等名
      AGU Fall Meeting
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] Carbon and Hydrogen stable isotopic signatures of fatty acids produced by reductive tricarboxylic acid cycle2018

    • 著者名/発表者名
      M Nakagawa, D Giovannelli, C Vetriani, M Kameya, A Gilbert, K Yamada, and N Yoshida
    • 学会等名
      Extremophiles 2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 酸素濃度の異なる微生物生態系における脂肪酸 δC 及び δH 解析2018

    • 著者名/発表者名
      奥村 優 ,中川麻悠子,丹 佑太,豊田 栄 ,山田桂太 ,吉田尚弘
    • 学会等名
      2018年度地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 安定同位体的指標を用いた生態系における一次生産の寄与評価2017

    • 著者名/発表者名
      中川麻悠子
    • 学会等名
      光合成セミナー
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] 成層湖における季節及び深度毎の微生物相変化による炭素循環への影響2017

    • 著者名/発表者名
      中川麻悠子・大八木英夫・丹佑太・豊田栄・吉田尚弘
    • 学会等名
      2017年度日本地球化学会年会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] RELATIVE CONTRIBUTION ESTIMATIONS OF METABOLIC PROCESSES IN MICROBIAL ECOSYSTEMS WITH USING MULTIPLE ISOTOPIC ANALYSIS.2017

    • 著者名/発表者名
      Mayuko Nakagawa, Gilbert Alexis, Maxime Julien, Keita Yamada, Naohiro Yoshida
    • 学会等名
      AbSciCon 2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2023-01-30  

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