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環境ゲノム情報と培養技術で紐解く陸域地下圏未知アーキアの新機能

研究課題

研究課題/領域番号 18H02426
研究種目

基盤研究(B)

配分区分補助金
応募区分一般
審査区分 小区分43050:ゲノム生物学関連
研究機関国立研究開発法人産業技術総合研究所

研究代表者

玉木 秀幸  国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842)

研究期間 (年度) 2018-04-01 – 2021-03-31
研究課題ステータス 完了 (2020年度)
配分額 *注記
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
2019年度: 5,850千円 (直接経費: 4,500千円、間接経費: 1,350千円)
2018年度: 5,720千円 (直接経費: 4,400千円、間接経費: 1,320千円)
キーワード未知微生物 / 未知アーキア / 陸域地下圏 / メタゲノム / 培養 / 物質循環 / 新生物機能 / 生理生態 / アーキア / 環境ゲノム情報解析 / メタン / 炭素循環 / 地下圏環境 / 環境ゲノム / 分離・培養 / 難培養 / 生物機能 / 培養技術
研究成果の概要

本研究では、地球上で最も未知な生物群である「アーキア」の実態を明らかにし、その新たな生物機能の解明を通じて、地球規模での物質循環に果たす役割の解明に資する研究を行った。具体的には、エネルギー資源や水資源、地球環境問題の観点からも重要な陸域地下圏環境(深部油田、ガス田、石炭層、地下湧熱水環境、地下帯水層)などの陸域地下圏環境を対象とし、そこに棲息する未知アーキアとその周辺微生物の多様性と生理生態機能を、培養技術と環境ゲノム情報を活用して解明した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

陸域地下圏環境は、エネルギー資源や水資源を涵養する場であり、地球規模の物質循環にも多大な影響を及ぼす環境である。本研究では、陸域地下圏の未知アーキア・未知バクテリアの実態を解き明かし、地下圏環境に特有の根源有機物がどのように分解されメタンや二酸化炭素に至るのかを明らかにするものであり、天然ガス資源であるメタンの成因や地球規模での炭素循環に解明に資する研究である。また陸域地下圏から培養に成功した門や科レベルで新規な地下微生物とその新生物機能の発見の成果は、物質循環に果たす役割の解明だけでなく生物の細胞構造や系統進化に新たな洞察をもたらす学術的価値と波及効果の高い成果である。

報告書

(4件)
  • 2020 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2019 実績報告書
  • 2018 実績報告書
  • 研究成果

    (33件)

すべて 2021 2020 2019 2018 その他

すべて 国際共同研究 (2件) 雑誌論文 (15件) (うち国際共著 3件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 10件) 学会発表 (14件) (うち国際学会 4件、 招待講演 6件) 備考 (2件)

  • [国際共同研究] イリノイ大学/イリノイ州立地質研究所/イリノイ州立水質研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] イリノイ大学/イリノイ州立地質研究所/イリノイ州立水質研究所(米国)

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [雑誌論文] Methanogenic crude oil degradation induced by an exogenous microbial community and nutrient injections2021

    • 著者名/発表者名
      Suda Konomi、Ikarashi Masayuki、Tamaki Hideyuki、Tamazawa Satoshi、Sakata Susumu、Haruo Maeda、Kamagata Yoichi、Kaneko Masanori、Ujiie Tomomi、Shinotsuka Yumi、Wakayama Tatsuki、Iwama Hiroki、Osaka Noriko、Mayumi Daisuke、Yonebayashi Hideharu
    • 雑誌名

      Journal of Petroleum Science and Engineering

      巻: 201 ページ: 108458-108458

    • DOI

      10.1016/j.petrol.2021.108458

    • 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
  • [雑誌論文] Desulfovibrio subterraneus sp. nov., a mesophilic sulfate-reducing deltaproteobacterium isolated from a deep siliceous mudstone formation2021

    • 著者名/発表者名
      Ueno Akio、Tamazawa Satoshi、Tamamura Shuji、Murakami Takuma、Kiyama Tamotsu、Inomata Hidenori、Amano Yuki、Miyakawa Kazuya、Tamaki Hideyuki、Naganuma Takeshi、Kaneko Katsuhiko
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      巻: 71 号: 2 ページ: 004683-004683

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.004683

    • 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
  • [雑誌論文] Unique metabolic strategies in Hadean analogues reveal hints for primordial physiology2021

    • 著者名/発表者名
      Nobu Masaru Konishi、Nakai Ryosuke、Tamazawa Satoshi、Mori Hiroshi、Toyoda Atsushi、Ijiri Akira、Suzuki Shino、Kurokawa Ken、Kamagata Yoichi、Tamaki Hideyuki
    • 雑誌名

      bioRxiv

      巻: 1 ページ: 1-1

    • DOI

      10.1101/2021.04.20.440570

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • オープンアクセス
  • [雑誌論文] Sakamoto S, Nobu MK, Mayumi D, Tamazawa S, Kusada H, Yonebayashi H, Iwama H, Ikarashi M, Wakayama T, Maeda H, Sakata S, Tamura T, Nomura N,2021

    • 著者名/発表者名
      Sakamoto S, Nobu MK, Mayumi D, Tamazawa S, Kusada H, Yonebayashi H, Iwama H, Ikarashi M, Wakayama T, Maeda H, Sakata S, Tamura T, Nomura N,
    • 雑誌名

      Syst. Appl. Microbiol.

      巻: 44 号: 1 ページ: 126154-126154

    • DOI

      10.1016/j.syapm.2020.126154

    • 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
  • [雑誌論文] Isolation of a member of the candidate phylum ‘Atribacteria’ reveals a unique cell membrane structure2020

    • 著者名/発表者名
      Katayama Taiki、Nobu Masaru K.、Kusada Hiroyuki、Meng Xian-Ying、Hosogi Naoki、Uematsu Katsuyuki、Yoshioka Hideyoshi、Kamagata Yoichi、Tamaki Hideyuki
    • 雑誌名

      Nature Communications

      巻: 11 号: 1 ページ: 6381-6381

    • DOI

      10.1038/s41467-020-20149-5

    • 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
  • [雑誌論文] An iron corrosion-assisted H2-supplying system: a culture method for methanogens and acetogens under low H2 pressures2020

    • 著者名/発表者名
      Souichiro Kato, Motoko Takashino, Kensuke Igarashi, Hanako Mochimaru, Daisuke Mayumi, Hideyuki Tamaki
    • 雑誌名

      Scientific Reports

      巻: 10 号: 1 ページ: 1-9

    • DOI

      10.1038/s41598-020-76267-z

    • 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
  • [雑誌論文] 未知の微生物を"培養"して新たな生物機能を探る2020

    • 著者名/発表者名
      玉木秀幸
    • 雑誌名

      バイオサイエンスとインダストリー

      巻: 78 ページ: 458-459

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [雑誌論文] Isolation of an archaeon at the prokaryote-eukaryote interface2020

    • 著者名/発表者名
      Imachi Hiroyuki、Nobu Masaru K.、Nakahara Nozomi、Morono Yuki、Ogawara Miyuki、Takaki Yoshihiro、Takano Yoshinori、Uematsu Katsuyuki、Ikuta Tetsuro、Ito Motoo、Matsui Yohei、Miyazaki Masayuki、Murata Kazuyoshi、Saito Yumi、Sakai Sanae、Song Chihong、Tasumi Eiji、Yamanaka Yuko、Yamaguchi Takashi、Kamagata Yoich
    • 雑誌名

      Nature

      巻: 577 号: 7791 ページ: 519-525

    • DOI

      10.1038/s41586-019-1916-6

    • 関連する報告書
      2019 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] Cultivation Renaissance in the Post-Metagenomics Era: Combining the New and Old2019

    • 著者名/発表者名
      Tamaki Hideyuki
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 34 号: 2 ページ: 117-120

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME3402rh

    • NAID

      130007668647

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Improvement of terrestrial groundwater sampling method affects microbial community analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Ueno A, Tamazawa S, Tamamura S, Aramaki N, Badrul AKMA, Murakami T, Yamaguchi S, Yamagishi J, Tamaki H, Mayumi D, Naganuma T, Kaneko K
    • 雑誌名

      Geomicrobiol. J.

      巻: 36 ページ: 303-316

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Diversity and geochemical community assembly processes of the living rare biosphere in a sand-and-gravel aquifer ecosystem in the Midwestern United States2019

    • 著者名/発表者名
      Yamamoto K, Hackley CK, Kelly RW, Panno VS, Sekiguchi Y, Sanford RA, Liu WT, Kamagata Y, Tamaki H
    • 雑誌名

      Sci. Rep.

      巻: 9 号: 1 ページ: 1-11

    • DOI

      10.1038/s41598-019-49996-z

    • 関連する報告書
      2019 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] Improvement of terrestrial groundwater sampling method affects microbial community analysis2019

    • 著者名/発表者名
      Akio Ueno, Satoshi Tamazawa, Shuji Tamamura, Noritaka Aramaki, A. K. M. Alam Badrul, Takuma Murakami, Shinji Yamaguchi, Junya Yamagishi, Hideyuki Tamaki, Daisuke Mayumi, Takeshi Naganuma & Katsuhiko Kaneko
    • 雑誌名

      Geomicrobiology Journal

      巻: 36 号: 4 ページ: 303-316

    • DOI

      10.1080/01490451.2018.1534900

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Aggregatilinea lenta gen. nov., sp. nov., a slow-growing, facultatively anaerobic bacterium isolated from subseafloor sediment, and proposal of the new order Aggregatilineales ord. nov. within the class Anaerolineae of the phylum Chloroflexi2019

    • 著者名/発表者名
      Nakahara Nozomi、Nobu Masaru K.、Takaki Yoshihiro、Miyazaki Masayuki、Tasumi Eiji、Sakai Sanae、Ogawara Miyuki、Yoshida Naoko、Tamaki Hideyuki、Yamanaka Yuko、Katayama Arata、Yamaguchi Takashi、Takai Ken、Imachi Hiroyuki
    • 雑誌名

      International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology

      巻: 69 号: 4 ページ: 1185-1194

    • DOI

      10.1099/ijsem.0.003291

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Novel energy conservation strategies and behaviour of Pelotomaculum schinkii driving syntrophic propionate catabolism2018

    • 著者名/発表者名
      Hidalgo‐Ahumada Catalina A. P.、Nobu Masaru K.、Narihiro Takashi、Tamaki Hideyuki、Liu Wen‐Tso、Kamagata Yoichi、Stams Alfons J M、Imachi Hiroyuki、Sousa Diana Z
    • 雑誌名

      Environmental Microbiology

      巻: 20 号: 12 ページ: 4503-4511

    • DOI

      10.1111/1462-2920.14388

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Isolation of previously uncultured slow-growing bacteria by using a simple modification in the preparation of agar media2018

    • 著者名/発表者名
      Souichiro Kato, Ayasa Yamagishi, Serina Daimon, Kosei Kawasaki, Hideyuki Tamaki, Wataru Kitagawa, Ayumi Abe, Michiko Tanaka, Teruo Sone, Kozo Asano, Yoichi Kamagata
    • 雑誌名

      Appl. Environ. Microbiol.

      巻: 84 号: 19

    • DOI

      10.1128/aem.00807-18

    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 査読あり
  • [学会発表] 深部地下圏でメトキシ芳香族化合物分解を担う新規共生細菌の生存戦略2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 幸子、NOBU MASARU KONISHI、眞弓 大介、玉澤 聡、米林英治、岩間弘樹、五十嵐雅之、若山樹、前田 治男、坂田 将、田村 具博、野村暢彦、鎌形 洋一、玉木 秀幸
    • 学会等名
      日本農芸化学会2021年度仙台大会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 深部地下圏でメトキシ芳香族化合物分解を担う新規共生細菌の発見及び生存戦略2021

    • 著者名/発表者名
      坂本 幸子、NOBU MASARU KONISHI、眞弓 大介、玉澤 聡、米林英治、岩間弘樹、五十嵐雅之、若山樹、前田 治男、坂田 将、田村 具博、野村暢彦、鎌形 洋一、玉木 秀幸
    • 学会等名
      第15回日本ゲノム微生物学会年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] 14Cおよび希ガス同位体を用いた白馬八方蛇紋岩温泉メタンの起源研究2020

    • 著者名/発表者名
      須田好、阿瀬貴博、宮入陽介、横山祐典、松井洋平、上田修裕、齋藤拓也、佐藤友彦、澤木佑介、中井 亮佑、玉木 秀幸、高橋 浩、森川 徳敏
    • 学会等名
      2020年度 日本地球化学会第67回年会
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [学会発表] Radiocarbon and noble gas isotope study to constrain origin of methane in Hakuba Happo serpentinite-hosted hot spring2020

    • 著者名/発表者名
      須田好、阿瀬貴博、宮入陽介、横山祐典、松井洋平、上田修裕、齋藤拓也、佐藤友彦、澤木佑介、中井 亮佑、玉木 秀幸、高橋 浩、森川 徳敏
    • 学会等名
      JpGU-AGU Joint Meeting
    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 単離培養から紐解く稀少微生物たちの実態と多様性2020

    • 著者名/発表者名
      中井 亮佑、玉木 秀幸
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 深部地下圏環境におけるメトキシ芳香族化合物(MACs)分解メタン生成共生系の発見2020

    • 著者名/発表者名
      坂本 幸子、延 優、眞弓 大介、玉澤 聡、五十嵐 雅之、若山 樹、前田 治男、坂田 将、鎌形 洋一、玉木 秀幸
    • 学会等名
      日本農芸化学会2020年度大会優秀発表賞講演
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] Cultivation Renaissance for discovery of novel functions of uncultured fastidious microorganisms2019

    • 著者名/発表者名
      玉木秀幸
    • 学会等名
      BioJapan2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Discovery of a novel subsurface syntrophic niche: methoxylated aromatic compound degradation2019

    • 著者名/発表者名
      S Sakamoto, MK Nobu, D Mayumi, S Tamazawa, M Ikarashi, T Wakayama, H Maeda, S Sakata, Y Kamagata, H Tamaki
    • 学会等名
      8th IWA Microbial Ecology and Water Engineering Specialist Conference (MEWE2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 深部地下圏環境におけるメトキシ芳香族化合物分解メタン生成共生系の発見2019

    • 著者名/発表者名
      坂本 幸子、延 優、眞弓 大介、玉澤 聡、五十嵐 雅之、若山 樹、前田 治男、坂田 将、鎌形 洋一、玉木 秀幸
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第33回大会
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [学会発表] 未知の微生物を”培養”して深淵な生命機能を探る2018

    • 著者名/発表者名
      玉木秀幸
    • 学会等名
      第32回日本微生物生態学会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] 冥王代類似環境微生物:環境ゲノム情報と培養技術で紐解くその存在と未知機能2018

    • 著者名/発表者名
      玉木秀幸
    • 学会等名
      日本進化学会第20回大会シンポジウム
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 招待講演
  • [学会発表] New candidates for acetogenesis in early Earth2018

    • 著者名/発表者名
      Nobu Masaru Konishi, Ryosuke Nakai, Satoshi Tamazawa, Hiroshi Mori, Atsushi Toyoda, Itsuki Ijiri, Shino Suzuki, Ken Kurokawa, Yoichi Kamagata, Hideyuki Tamaki
    • 学会等名
      Hadean Bioscience International Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] Unique acetogenic microorganisms inhabiting the serpentinite-hosted Hakuba Happo hot spring2018

    • 著者名/発表者名
      Ryosuke Nakai, Nobu Masaru Konishi, Satoshi Tamazawa, Hiroshi Mori, Atsushi Toyoda, Itsuki Ijiri, Shino Suzuki, Ken Kurokawa, Yoichi Kamagata, Hideyuki Tamaki
    • 学会等名
      Hadean Bioscience International Symposium 2018
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [学会発表] 鉄腐食反応を利用した低水素濃度環境を好むメタン生成菌・酢酸生成菌の新規培養法2018

    • 著者名/発表者名
      加藤 創一郎、高篠 素子、五十嵐 健輔、持丸 華子、眞弓 大介、玉木 秀幸
    • 学会等名
      日本微生物生態学会第32回大会
    • 関連する報告書
      2018 実績報告書
  • [備考] 地下で発見!ゲノムが膜で包まれたバクテリア

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2020/pr20201214/pr20201214.html

    • 関連する報告書
      2020 実績報告書
  • [備考] 真核生物誕生の鍵を握る微生物「アーキア」の培養に成功

    • URL

      https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2020/pr20200116/pr20200116.html

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

URL: 

公開日: 2018-04-23   更新日: 2022-01-27  

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