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従属栄養微生物による硫黄化合物の分解とそれに伴う腐食性ガス生成

研究課題

研究課題/領域番号 20K12202
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
審査区分 小区分63040:環境影響評価関連
研究機関独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所

研究代表者

片山 葉子  独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所, 保存科学研究センター, 客員研究員 (90165415)

研究分担者 佐藤 嘉則  独立行政法人国立文化財機構東京文化財研究所, 保存科学研究センター, 室長 (50466645)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2022年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2021年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2020年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
キーワード微生物代謝 / 真菌類 / 細菌類 / 気体状硫黄化合物 / 硫化カルボニル / 微生物劣化 / 土壌微生物 / 腐食性硫黄化合物 / 生物劣化 / 硫黄循環 / チオシアネート加水分解酵素
研究開始時の研究の概要

大気の硫黄化合物の中で最大の存在量であり、しかも腐食性である硫化カルボニル(COS)の消長に関わる新規代謝経路の存在を、細菌及び真菌類について明らかにすることを目的とする。COS分解は関連酵素も含めて研究が進んでいるのに対し、COS放出に関する情報は限られている。代表者は真菌において未知のCOS発生の現象を見つけたことから、同様の反応は土壌でのCOS動態に深く関わるものとの仮説を立てた。本研究では、硫黄代謝活性を有する細菌並びに真菌の分離株を用い、COS発生のメカニズムを明らかにすると共に、微生物を発生源とするCOSの生物劣化被害低減に向けた基礎的知見を研究期間内に得る。

研究成果の概要

硫化カルボニル(COS)の発生と分解を真菌及び細菌で調べた。土壌から分離された真菌は一般に高いCOS分解活性を示すが、THIF09株、THIF13株、及びこれらの近縁種ではCOSを放出し、COSの動態を理解する上でCOS放出菌の情報は重要であることが明示された。通常は密閉された装飾古墳で採取された剥離片から分離された従属栄養性細菌には高頻度でCOS分解菌が見つかり、古墳環境にもCOS分解菌は広く生息することが示された。SCNase及びCOSaseが発見されたThiobacillus thioparus THI115のゲノムを決定し、硫黄代謝、化学合成等に関わる遺伝子が同定された。

研究成果の学術的意義や社会的意義

COSは成層圏エアロゾルの原因物質のひとつであり、気候変動の予測にCOSの動態情報は欠かせない。COSの放出が確認された真菌は土壌に広く分布するものであり、今後は土壌微生物によるCOS放出も含めた議論が重要であることを明示した。密閉環境から分離された従属栄養性細菌に高頻度でCOS分解と硫化水素の放出が確認され、顔料などへの影響の可能性が考えられる。T. thioparus THI115は硫黄代謝に関する新規酵素が発見された菌株であり、本菌株のゲノム情報は今後の研究において極めて重要な研究ツールとなる。

報告書

(4件)
  • 2022 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 研究成果

    (25件)

すべて 2023 2022 2021 2020 その他

すべて 国際共同研究 (1件) 雑誌論文 (13件) (うち国際共著 8件、 査読あり 13件、 オープンアクセス 6件) 学会発表 (8件) 図書 (2件) 備考 (1件)

  • [国際共同研究] Guangdong Technion Israel Inst Technol(中国)

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      2021 実施状況報告書
  • [雑誌論文] De-calcification as an important mechanism in (bio)deterioration of sandstone of Angkor monuments in Cambodia.2022

    • 著者名/発表者名
      Qian Youfen, Gan Tongzhou, Zada Sahib, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      International Biodeterioration & Biodegradation

      巻: 174 ページ: 105470-105470

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2022.105470

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    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Microbiome characteristics and the key biochemical reactions identified on stone world cultural heritage under different climate conditions.2022

    • 著者名/発表者名
      Ding Xinghua, Lan Wensheng, Yan Aixin, Li Yiliang, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Journal of Environmental Management

      巻: 302 ページ: 114041-114041

    • DOI

      10.1016/j.jenvman.2021.114041

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  • [雑誌論文] Draft genome sequences of Sulfurovum spp. TSL1 and TSL6, two sulfur-oxidizing bacteria isolated from marine sediment.2022

    • 著者名/発表者名
      Guo Yong, Ihara Hideyuki, Aoyagi Tomo, Hori Tomoyuki, Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Microbiology Resource Announcements

      巻: 11 号: 1 ページ: 105488-105488

    • DOI

      10.1128/mra.00922-21

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      2022 実績報告書
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  • [雑誌論文] An internal recycling mechanism between ammonia/ammonium and nitrate driven by ammonia-oxidizing archaea and bacteria (AOA, AOB, and Comammox) and DNRA on Angkor sandstone monuments2021

    • 著者名/発表者名
      Ding Xinghua、Lan Wensheng、Li Yiliang、Yan Aixin、Katayama Yoko、Koba Keisuke、Makabe Akiko、Fukushima Keitaro、Yano Midori、Onishi Yuji、Ge Qinya、Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      International Biodeterioration & Biodegradation

      巻: 165 ページ: 105328-105328

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2021.105328

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      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Nitrate-Driven Trophic Association of Sulfur-Cycling Microorganisms in Tsunami-Deposited Marine Sediment Revealed by High-Sensitivity <sup>13</sup>C-Bicarbonate Probing2021

    • 著者名/発表者名
      Aoyagi Tomo、Katayama Yoko、Aizawa Hidenobu、Takasaki Mitsuru、Hori Tomoyuki
    • 雑誌名

      Environmental Science & Technology

      巻: 55 号: 12 ページ: 8410-8421

    • DOI

      10.1021/acs.est.0c08191

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Direct comparison of bacterial communities in soils contaminated with different levels of radioactive cesium from the first Fukushima nuclear power plant accident2021

    • 著者名/発表者名
      Ihara Hideyuki、Kumagai Ayako、Hori Tomoyuki、Nanba Kenji、Aoyagi Tomo、Takasaki Mitsuru、Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Science of The Total Environment

      巻: 756 ページ: 143844-143844

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2020.143844

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      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Fungal Carbonyl Sulfide Hydrolase of <i>Trichoderma harzianum</i> Strain THIF08 and Its Relationship with Clade D β-Carbonic Anhydrases2021

    • 著者名/発表者名
      Masaki Yoshihito、Iizuka Ryuka、Kato Hiromi、Kojima Yuka、Ogawa Takahiro、Yoshida Makoto、Matsushita Yasuhiko、Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 36 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME20058

    • NAID

      130008041756

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Increase in sedimentary organic carbon with a change from hypoxic to oxic conditions2021

    • 著者名/発表者名
      Mahmood Mukseet、Taki Shunsuke、Nakai Satoshi、Gotoh Takehiko、Nishijima Wataru、Umehara Akira、Aoyagi Tomo、Sato Yuya、Hori Tomoyuki、Katayama Yoko、Hajdu-Rahkama Reka、Puhakka Jaakko A.
    • 雑誌名

      Marine Pollution Bulletin

      巻: 168 ページ: 112397-112397

    • DOI

      10.1016/j.marpolbul.2021.112397

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] The active microbes and biochemical processes contributing to deterioration of Angkor sandstone monuments under the tropical climate in Cambodia-A review2021

    • 著者名/発表者名
      Li Jing、Deng Maocheng、Gao Lin、Yen Sufen、Katayama Yoko、Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Journal of Cultural Heritage

      巻: 47 ページ: 218-226

    • DOI

      10.1016/j.culher.2020.10.010

    • 関連する報告書
      2021 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] Enumeration of Chemoorganotrophic Carbonyl Sulfide (COS)-degrading Microorganisms by the Most Probable Number Method2020

    • 著者名/発表者名
      Kato Hiromi, Ogawa Takahiro, Ohta Hiroyuki, Katayama Yoko
    • 雑誌名

      Microbes and environments

      巻: 35 号: 2 ページ: n/a

    • DOI

      10.1264/jsme2.ME19139

    • NAID

      130007837480

    • ISSN
      1342-6311, 1347-4405
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Microbial diversity and composition of the Preah Vihear temple in Cambodia by high-throughput sequencing based on genomic DNA and RNA2020

    • 著者名/発表者名
      Meng Han, Zhang Xiaofeng, Katayama Yoko, Ge Qinya, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      International Biodeterioration & Biodegradation

      巻: 149 ページ: 104936-104936

    • DOI

      10.1016/j.ibiod.2020.104936

    • 関連する報告書
      2020 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] Microbial deterioration and sustainable conservation of stone monuments and buildings2020

    • 著者名/発表者名
      Liu Xiaobo, Koestler Robert J, Warscheid Thomas, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Nature Sustainability

      巻: 3 号: 12 ページ: 991-1004

    • DOI

      10.1038/s41893-020-00602-5

    • 関連する報告書
      2020 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] Microbiome and nitrate removal processes by microorganisms on the ancient Preah Vihear temple of Cambodia revealed by metagenomics and N-15 isotope analyses2020

    • 著者名/発表者名
      Ding Xinghua, Lan Wenshen, Wu Jiapeng, Hong Yiguo, Li Yiliang, Ge Qingya, Urzi Clara, Katayama Yoko, Gu Ji-Dong
    • 雑誌名

      Applied Microbiology and Biotechnology

      巻: 104 号: 22 ページ: 9823-9837

    • DOI

      10.1007/s00253-020-10886-4

    • 関連する報告書
      2020 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] 真菌類のCOS分解に関する生理学的および進化系統学的観点からの新たな知見2023

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、吉田誠、服部祥平、片山葉子、大津巌生、David Hibbett
    • 学会等名
      第73回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 褐色腐朽菌Gloeophyllum trabeumにおける気体状硫化カルボニル代謝経路の調査2022

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、吉田誠、梅澤究、大津巌生、片山葉子
    • 学会等名
      日本木材保存協会 第38回年次大会
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [学会発表] 糸状菌における気体状硫化カルボニルを基質とする硫黄獲得経路に関する研究2022

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、正木啓仁、小嶋由香、吉田誠、片山葉子、大津巌生
    • 学会等名
      第72回日本木材学会大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 劣化した焼成煉瓦における微生物調査2021

    • 著者名/発表者名
      河﨑衣美、片山葉子、松井敏也、結城雅則、川本真由美
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 虎塚古墳の壁画剥落片に形成された独特な微生物叢2021

    • 著者名/発表者名
      松野美由樹、片山葉子、犬塚将英、稲田健一、矢島國雄、佐藤嘉則
    • 学会等名
      日本文化財科学会第38回大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 糸状菌の硫黄代謝におけるガス状硫化カルボニルを介した代謝系に関する研究2021

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、小坂優介、正木啓仁、吉田誠、片山葉子、大津巌生
    • 学会等名
      第37回日本木材保存協会年次大会
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 木材腐朽菌による硫化カルボニル分解挙動の調査2020

    • 著者名/発表者名
      飯塚瑠翔、小坂優介、吉田誠、片山葉子、大津巌生
    • 学会等名
      日本木材保存協会第36回年次大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [学会発表] 虎塚古墳の壁画剥落片から分離された微生物の群集構造解析2020

    • 著者名/発表者名
      松野美由樹、片山葉子、犬塚将英、稲田健一、矢島國雄、 佐藤嘉則
    • 学会等名
      日本文化財化学会第37回大会
    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [図書] 富士山測候所のはなし-日本一高いところにある研究施設2022

    • 著者名/発表者名
      佐々木一哉、片山葉子、松田千夏、土器屋由紀子(共編)
    • 総ページ数
      252
    • 出版者
      成山堂書店
    • ISBN
      9784425514816
    • 関連する報告書
      2022 実績報告書
  • [図書] Microorganisms in the deterioration and preservation of cultural heritage2021

    • 著者名/発表者名
      Gu Ji-Dong, Katayama Yoko
    • 総ページ数
      367
    • 出版者
      Springer, Cham
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [備考] 文化財の生物劣化の現象解明と対策に関する研究:第4期中期計画 平成28年度-令和2年度

    • URL

      http://doi.org/10.18953/00009007

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書

URL: 

公開日: 2020-04-28   更新日: 2024-01-30  

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