同位体地球化学と微生物学の結合による熱水系の窒素動態解析

• 研究課題/領域番号: 22540499
• 研究種目: 基盤研究(C)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 地球宇宙化学
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 西澤 学 独立行政法人海洋研究開発機構, システム地球ラボ, 研究員 (60447539)
• 研究分担者: 高井 研 独立行政法人海洋研究開発機構, 海洋・極限環境生物圏領域, プログラムディレクタ (80359166)
• 研究期間 (年度): 2010 – 2012
• 研究課題ステータス: 完了 (2012年度)
• 配分額: 4,290千円 (直接経費: 3,300千円、間接経費: 990千円); 2012年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円); 2011年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円); 2010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: 生物地球化学 / 熱水域 / 窒素動態 / 微生物 / 同位体 / 環境遺伝子 / 熱水系 / 微生物相 / 窒素同位体 / 環境DNA

研究概要

本研究では、アンモニアに富む熱水帯とアンモニアに乏しい熱水帯での窒素動態に関する新知見を得た。アンモニアに富む熱水帯では好熱古細菌のアンモニア酸化代謝を起点とした一連の窒素異化代謝が、熱水生態系のエネルギー獲得機構として重要であることを初めて定量的に示した。アンモニアに乏しい海底下熱水帯では超好熱メタン菌による窒素固定が生物生産を規定する鍵反応である可能性が高いことを初めて示した。

研究成果

• [雑誌論文] Nitrification-driven forms of nitrogen metabolism in microbial mat communities thriving along an ammonium-enriched subsurface geothermal stream (2013)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M., Koba, K., Makabe, A., Yoshida, N., Kaneko, M., Hirao, S., Ishibashi, J., Yamanaka, T., Shibuya, T., Kikuchi, T., Hirai, M., Miyazaki, J., Nunoura, T., Takai, K
  • 雑誌名: Geochim. Cosmochim. Acta 巻: 113 ページ: 152-173
  • 査読あり
• [雑誌論文] Molecular biological and isotopic biogeochemical prognoses of the nitrification-driven dynamic microbial nitrogen cycle in hadopelagic sediments (2013)
  • 著者名/発表者名: Nunoura, T., Nishizawa, M., Kikuchi, T., Tsubouchi, T., Hirai, M., Koide, O., Miyazaki, J., Hirayama, H., Koba, K., Takai, K
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: - 号: 11 ページ: 3087-3107
  • DOI: 10.1111/1462-2920.12152
  • 査読あり
• [雑誌論文] IODP Expedition 331: Strong and Expansive Subseafloor Hydrothermal Activities in the Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Takai, K., Mottl, M. J., Nielsen, S.H.H
  • 雑誌名: Scientific Drilling 巻: 13 号: 13, April 2012 ページ: 19-27
  • DOI: 10.2204/iodp.sd.13.03.2011
• [雑誌論文] Cell-Specific Thioautotrophic Productivity of Epsilon-Proteobacterial Epibionts Associated with Shinkaia crosnieri. (2012)
  • 著者名/発表者名: Watsuji, T., Nishizawa, M., Morono, Y. et al.,
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: - 号: 10 ページ: e46282-e46282
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0046282
  • 査読あり
• [雑誌論文] In situ iron isotope analyses of pyrite and organic carbon isotope ratios in the Fortescue Group: Metabolic variations of a Late Archean ecosystem. (2012)
  • 著者名/発表者名: Yoshiya, K., Nishizawa, M., Sawaki, Y. et al.,
  • 雑誌名: Precambrian Research 巻: 212-213 ページ: 169-193
  • DOI: 10.1016/j.precamres.2012.05.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Domain-level identification and quantification of relative prokaryotic cell abundance in microbial communities by Micro-FTIR spectroscopy (2012)
  • 著者名/発表者名: Motoko Igisu
  • 雑誌名: Environmental Microbiology Report 巻: 4 号: 1 ページ: 42-49
  • DOI: 10.1111/j.1758-2229.2011.00277.x
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon and nitrogen assimilation in deep subseafloor microbial cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Nishizawa, M., Ito, M., Hillion, F., Takahata, N., Sano, Y., Inagaki, F
  • 雑誌名: Proc. National Aca. Sci. USA 巻: 108 ページ: 18295-18300
  • 査読あり
• [雑誌論文] Carbon and nitrogen assimilation in deep subseafloor microbial cells (2011)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Nishizawa, M., et al
  • 雑誌名: Proc.National Aca.Sci.USA 巻: 108 号: 45 ページ: 18295-18300
  • DOI: 10.1073/pnas.1107763108
  • 査読あり
• [雑誌論文] Integrated Ocean Drilling Program Expedition 331 Preliminary Report (2010)
  • 著者名/発表者名: Expedition 331 Scientists
  • 雑誌名: Deep Hot Biosphere
  • DOI: 10.2204/iodp.pr.331.2010
  • 査読あり
• [雑誌論文] 地下熱水系における微生物地球化学:菱刈金山地下熱水系の研究例 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 雑誌名: 地球化学 巻: 44 ページ: 127-136
  • NAID: 110009327691
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep Hot Biosphere, 1 September-30 October 2010 (2010)
  • 著者名/発表者名: Expedition 331 Scientists
  • 雑誌名: Integrated Ocean Drilling Program Expedition 331 Preliminary Report ページ: 1-63
  • 査読あり
• [学会発表] Compositional and isotopic properties of nitrogen in subseafloor hydrothermal environments at the Iheya North field in the mid-Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M., Takai, K
  • 学会等名: AGU Fall meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] Chemical and isotopic compositions of sulfur and nitrogen in subseafloor hydrothermal environments at the Iheya North field in the mid-Okinawa Trough (2012)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M., Aoyama, S., Ueno, Y., Takai, K
  • 学会等名: IODP331 2nd Post-cruise meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
  • 年月日: 2012-11-12
• [学会発表] 海溝堆積物における窒素動態と微生物生態 (2012)
  • 著者名/発表者名: 西澤学、布浦拓郎、平井美穂、真壁明子、柳川勝紀、野牧秀隆、北橋倫、木庭啓介、高井研
  • 学会等名: 第4回日韓微生物生態シンポジウム
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 菱刈金山地下温泉小川に発達した微生物生態と窒素動態 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第27回大会
  • 発表場所: 京都大学北部キャンパス
  • 年月日: 2011-10-08
• [学会発表] 地球化学と微生物学の結合による生元素循環の進化に関する研究 (2011)
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 学会等名: 2011年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス(奨励賞受賞講演)(招待講演)
  • 年月日: 2011-09-15
• [学会発表] 超好熱メタン生成菌の窒素固定:金属要求性と窒素同位体システマティクス (2011)
  • 著者名/発表者名: 西澤学、宮崎淳一、木庭啓介、高井研
  • 学会等名: 2011年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 北海道大学札幌キャンパス
  • 年月日: 2011-09-14
• [学会発表] Linking nitrogen isotope systematics and microbiology in a subsurface geothermal water stream (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M., Koba, K., Makabe, A., Yoshida, N., Hirai, M., Miyazaki, J., Nunoura, T., Takai, K
  • 学会等名: Hishikari Gold mine, Japan. Goldschmidt2011
  • 発表場所: Prague, Czech
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] Linking nitrogen isotope systematics and microbiology in a subsurface geothermal water stream, Hishikari Gold mine, Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M.
  • 学会等名: Goldschmidt2011
  • 発表場所: Congress center, Prague, Czech
  • 年月日: 2011-08-15
• [学会発表] 菱刈金山地下熱水系に発達した微生物マットの生物地球化学 (2010)
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2010年度連合大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、幕張
  • 年月日: 2010-05-23
• [学会発表] Isotopic effects and kinetics of nitrogen fixation by hyperthermophilic methanogen: Insight into nitrogen biogeochemistry in the contemporary and ancient hydrothermal ecosystem (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M., Miyazaki, J., Takai, K
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2010 (AbSciCon 2010)
  • 発表場所: League City, Texas, USA
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] Isotopic effects and kinetics of nitrogen fixation by hyperthermophilic me thanogen : Insight into nitrogen biogeochemistry in the contemporary and ancient hydrothermal ecosystem (2010)
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M.
  • 学会等名: Astrobiology Science Conference 2010
  • 発表場所: Conference center, League City, Texas, USA
  • 年月日: 2010-04-26
• [学会発表] 海溝堆積物における窒素動態と微生物生態
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 学会等名: 第４回日韓微生物生態シンポジウム
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 招待講演
• [学会発表] 超深海堆積物におけるアンモニア酸化と脱窒
  • 著者名/発表者名: 西澤学
  • 学会等名: 2012年度日本地球化学会年会
  • 発表場所: 九州大学箱崎キャンパス
• [学会発表] Chemical and isotopic compositions of sulfur and nitrogen in subseafloor hydrothermal environments at the Iheya North field in the mid-Okinawa Trough
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M.
  • 学会等名: IODP331 2nd Post-cruise meeting
  • 発表場所: Hawaii, USA
• [学会発表] Compositional and isotopic properties of nitrogen in subseafloor hydrothermal environments at the Iheya North field in the mid-Okinawa Trough.
  • 著者名/発表者名: Nishizawa, M.
  • 学会等名: AGU Fall meeting 2012
  • 発表場所: San Francisco, USA