陸域地下圏のメタンフラックスに関与する未知アーキア系統群の発見と新生物機能の解明

• 研究課題/領域番号: 23681044
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 応用ゲノム科学
• 研究機関: 独立行政法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 玉木 秀幸 独立行政法人産業技術総合研究所, 生物プロセス研究部門, 主任研究員 (00421842)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 27,560千円 (直接経費: 21,200千円、間接経費: 6,360千円); 2013年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2012年度: 9,100千円 (直接経費: 7,000千円、間接経費: 2,100千円); 2011年度: 10,270千円 (直接経費: 7,900千円、間接経費: 2,370千円)
• キーワード: アーキア / 未知微生物 / 環境ゲノム / 培養 / 次世代シークエンス / 陸域地下圏 / メタン生成 / 未知アーキア / 16S rRNA遺伝子 / 分離培養 / 生物地球化学 / ゲノム / 地下圏 / シングルセル / メタゲノム

研究概要

本研究は、陸域地下圏環境に棲息する未知・未培養アーキア群とその周辺微生物の実態を明らかにし、メタンフラックス等の重要な生物地球化学プロセスに果たす未知微生物群の役割の解明を目的とした。特に、次世代シークエンス解析技術を最大限活用しながら、氷河堆積物、地下湧熱水環境、油ガス田環境等の陸域地下圏環境から門や綱レベルで未知のアーキア系統群や門レベルの未知細菌系統群を発見した。さらに、陸域地下圏環境試料を対象にシングルセルゲノム解析を実施し、一部の未知微生物群についてゲノム断片の獲得に至った。また、いくつかの未知アーキアについては集積培養化ならびに純粋培養化に至り、生理生態機能を解明した。

研究成果

• [雑誌論文] Halomonas sulfidaeris-dominated Communities Inhabit 1.8km-deep Saline Sandstone Reservoirs (2014)
  • 著者名/発表者名: Dong Y, Kumar CG, Chia N, Kim PJ, Miller PA, Price ND, Cann I, Flynn T, Sanford R, Krapac IG, Locke RA, Hong P, Tamaki H, Liu WT, Hernandez AG, Wright CL, Mikel MA, Walker JL, Sivaguru M, Fried G, Yannarell AC, Mackie R, Fouke BW
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] The genome of Syntrophorhabdus aromaticivorans strain UI provides new insights for syntrophic aromatic compound metabolism and electron flow (2014)
  • 著者名/発表者名: Nobu M, Narihiro T, Tamaki H, Qiu YL, Sekiguchi Y, Woyke T, Goodwin L, Davenport KW, Kamagata Y, Liu WT
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: -
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無酸素環境におけるメタンの生成と消費サイクル (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌形洋一、玉木秀幸
  • 雑誌名: 生物の科学遺伝 巻: 64 ページ: 586-590
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大量シークエンス情報解析時代の未知微生物探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 雑誌名: 日本乳酸菌学会誌 巻: 24 ページ: 26-33
  • NAID: 10031130745
  • 査読あり
• [雑誌論文] メタゲノム解析により見出された温泉環境に優占する未培養巨大鎌状細菌の硫黄代謝 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉澤聡、玉木秀幸
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 71 ページ: 338-340
  • NAID: 10031192980
  • 査読あり
• [雑誌論文] CO2 concentration dictates alternative methanogenic pathways in oil reservoir (2013)
  • 著者名/発表者名: Mayumi D, Dolfing J, Sakata S, Maeda H, Miyagawa Y, Ikarashi M, Tamaki H, Takeuchi M, Nakatsu CH, Kamagata Y
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 4 ページ: 1998-1998
  • 査読あり
• [雑誌論文] Candidatus Methanogranum caenicola : a novel methanogen from the anaerobic digested sludge, and proposal of Methanomassiliicoccaceae fam. nov. and Methanomassiliicoccales ord. nov., for a methanogenic lineage of the class Thermoplasmata (2013)
  • 著者名/発表者名: Iino T, Tamaki H, Tamazawa S, Ueno Y, Ohkuma M, Suzuki K, Igarashi Y, Haruta S
  • 雑誌名: Microbes and Environ 巻: 28 ページ: 244-250
  • NAID: 10031158628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of pantoate kinase and phosphopantothenate synthetase from Methanospirillum hungatei (2013)
  • 著者名/発表者名: Katoh H, Tamaki H, Tokutake Y, Hanada S, Chohnan S
  • 雑誌名: J. Bioscience Bioengineering 巻: 115 ページ: 372-376
  • NAID: 110009603682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methanothermobacter tenebrarum sp. nov., a hydrogenotrophic thermophilic methanogen isolated from gas-associated formation water of a natural gas field in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Takahashi A, Mori C, Tamaki H, Mochimaru H, Nakamura K, Takamizawa K and Kamagata Y
  • 雑誌名: Int. J. Syst. Evol. Microbiol 巻: 63 ページ: 715-722
  • 査読あり
• [雑誌論文] 無酸素環境におけるメタンの生成と消費サイクル (2013)
  • 著者名/発表者名: 鎌形洋一、玉木秀幸
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 64 ページ: 586-590
  • 査読あり
• [雑誌論文] 大規模シークエンス解析時代の未知微生物探索 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 雑誌名: 日本乳酸菌学会誌 巻: 24 ページ: 1-8
  • NAID: 10031164616
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methyloceanibacter caenitepidi gen. nov., sp. nov., a novel facultatively methylotrophic bacterium isolated from marine sediments near the hydrothermal vent area (2013)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi M, Katayama T, Yamagishi T, Hanada S, Tamaki H, Kamagata Y, Ohshima K, Hattori M, Marumo K, Nedachi M, Maeda H, Suwa Y, Sakata S
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 64 ページ: 1359-1364
  • 査読あり
• [雑誌論文] Candidatus Methanogranum caenicola: a novel methanogen from the anaerobic digested sludge, and proposal of Methanomassiliicoccaceae fam. nov. and Methanomassiliicoccales ord. nov., for a methanogenic lineage of the class Thermoplasmata (2013)
  • 著者名/発表者名: 飯野隆夫、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 28
  • NAID: 10031158628
  • 査読あり
• [雑誌論文] Identification of pantoate kinase and phosphopantothenate synthetase from Methanospirillum hungatei (2013)
  • 著者名/発表者名: 加藤広己、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 115 ページ: 372-376
  • NAID: 110009603682
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methanothermobacter tenebrarum sp. nov., a hydrogenotrophic thermophilic methanogen isolated from gas-associated formation water of a natural gas field in Japan (2013)
  • 著者名/発表者名: 中村浩平、高橋亜瑞美、森幾啓、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 63 ページ: 715-722
  • 査読あり
• [雑誌論文] 環境ゲノム情報時代の未知微生物探索研究 (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸、鎌形洋一
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 50 ページ: 730-741
  • NAID: 10031123226
  • 査読あり
• [雑誌論文] Metagenomic and Biochemical Characterizations of Sulfur Oxidation Metabolism in Uncultured Large Sausage-Shaped Bacterium in Hot Spring Microbial Mats (2012)
  • 著者名/発表者名: Tamazawa S, Takasaki K, Tamaki H, Kamagata Y, Hanada S
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biochemical Characterizations of Sulfur Oxidation Metabolism in Uncultured Large Sausage-Shaped Bacterium in Hot Spring Microbial Mats (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉澤聡、高崎一人、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 7
  • 査読あり
• [雑誌論文] Analysis of 16S rRNA amplicon sequencing options on the Roche/454 Next-Generation Titanium Sequencing platform (2011)
  • 著者名/発表者名: Tamaki H, Wright CL, Li X, Lin Q, Hwang C, Wang S, Thimmapuram J, Kamagata Y & Liu WT
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A distinct freshwater-adapted subgroup of ANME-1 dominates active archaeal communities in terrestrial subsurfaces in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: Takeuchi M, Yoshioka H, Seo Y, Tanabe S, Tamaki H, Kamagata Y, Takahashi HA, Igari S, Mayumi D and Sakata M
  • 雑誌名: Environ. Microbiol 巻: 13 ページ: 3206-3218
• [雑誌論文] A six well plate method : less laborious and effective method for cultivation of obligate anaerobic microorganisms (2011)
  • 著者名/発表者名: Nakamura K, Tamaki H, Kang MS, Mochimaru H, Lee ST and Kamagata Y
  • 雑誌名: Microbes Environ 巻: 26 ページ: 301-306
  • NAID: 10029978006
• [雑誌論文] Analysis of 16S rRNA amplicon sequencing options on the Roche/454 Next-Generation Titanium Sequencing platform (2011)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: PLoS One 巻: 6
  • 査読あり
• [雑誌論文] A distinct freshwater-adapted subgroup of ANME-1 dominates active archaeal communities in terrestrial subsurfaces in Japan (2011)
  • 著者名/発表者名: 竹内美緒、吉岡秀佳、徐維那、田邉晋、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 13 ページ: 3206-3218
  • 査読あり
• [雑誌論文] A six well plate method: less laborious and effective method for cultivation of obligate anaerobic microorganisms (2011)
  • 著者名/発表者名: 中村浩平、玉木秀幸ほか
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 26 ページ: 301-306
  • NAID: 10029978006
  • 査読あり
• [雑誌論文] The genome of Syntrophorhabdus aromaticivorans strain UI provides new insights for syntrophic aromatic compound metabolism and electron flow
  • 著者名/発表者名: Nobu M, Narihiro T, Tamaki H, Qiu YL, Sekiguchi Y, Woyke T, Goodwin L, Davenport KW, Kamagata Y, Liu WT
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: (受理済)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Halomonas sulfidaeris-dominated Communities Inhabit 1.8km-deep Saline Sandstone Reservoirs
  • 著者名/発表者名: Dong Y, Kumar CG, Chia N, Kim PJ, Miller PA, Price ND, Cann I, Flynn T, Sanford R, Krapac IG, Locke RA, Hong P, Tamaki H, Liu WT, Hernandez AG, Wright CL, Mikel MA, Walker JL, Sivaguru M, Fried G, Yannarell AC, Mackie R, Fouke BW
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: (受理済)
  • 査読あり
• [雑誌論文] Methyloceanibacter caenitepidi gen. nov., sp. nov., a novel facultatively methylotrophic bacterium isolated from marine sediments near the hydrothermal vent area
  • 著者名/発表者名: Takeuchi M, Katayama T, Yamagishi T, Hanada S, Tamaki H, Kamagata Y, Ohshima K, Hattori M, Marumo K, Nedachi M, Maeda H, Suwa Y, Sakata S
  • 雑誌名: Int. J. Syst. Evol. Microbiol 巻: (受理済)
  • 査読あり
• [学会発表] 培養法で切拓く未知微生物の新機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014大会
  • 発表場所: 明治大学(東京都)
  • 年月日: 2014-03-30
  • 招待講演
• [学会発表] 培養法で切り拓く未知微生物の新機能 (2014)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014大会
  • 発表場所: 東京都
  • 招待講演
• [学会発表] 第三のドメイン「アーキア」:その世界的な研究動向と最新のトピック (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会
  • 発表場所: 鹿児島大学(鹿児島県)
  • 年月日: 2013-11-25
  • 招待講演
• [学会発表] 分離培養を通して見える複合微生物生態系の世界 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 第44回中部化学連合関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 静岡大学(静岡県)
  • 年月日: 2013-11-02
  • 招待講演
• [学会発表] 環境オミックス情報解析時代の未知・未培養微生物の探索と資源化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本微生物資源学会第20回大会
  • 発表場所: つくば国際会議場(茨城県)
  • 年月日: 2013-06-28
  • 招待講演
• [学会発表] 環境オミックス情報解析時代の未知・未培養微生物の探索と資源化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本微生物資源学会第20回大会
  • 発表場所: 茨城県つくば市
  • 招待講演
• [学会発表] 第三のドメイン「アーキア」：その世界的な研究動向と最近のトピック (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会
  • 発表場所: 鹿児島県鹿児島市
  • 招待講演
• [学会発表] 分離培養を通して見える複合微生物生態系の世界 (2013)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 第44回 中部化学関係学協会支部連合秋季大会
  • 発表場所: 愛知県浜松市
  • 招待講演
• [学会発表] 関東平野の沖積層において新たに発見された陸域における微生物による嫌気的メタン酸化活動 (2012)
  • 著者名/発表者名: 竹内美緒、吉岡秀佳、徐維那、田辺晋、玉木秀幸, ほか
  • 学会等名: 第22回環境地質学シンポジウム
  • 発表場所: つくば市(茨城県)
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] Microbial activities of methanogenesis and methane oxidation in terrestrial subsurface environment of the Kanto Plain in Japan (2012)
  • 著者名/発表者名: 吉岡秀佳、竹内美緒、田邊晋、高橋浩、玉木秀幸, ほか
  • 学会等名: American Geophysical Union's 45^<th> annual fall meeting
  • 年月日: 2012-12-07
• [学会発表] 大量シークエンス情報解析時代の未知微生物探索 (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 2012年度日本乳酸菌学会秋期セミナー
  • 発表場所: 明治大学(東京都)
  • 年月日: 2012-11-30
  • 招待講演
• [学会発表] Close Encounters of the Third Kind in Microbial Ecology (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: イリノイ大学環境土木工学科分子生態学セミナー
  • 発表場所: イリノイ(米国)
  • 年月日: 2012-11-09
  • 招待講演
• [学会発表] Diversity and activity of methanogenic microbial community in a high-temperature biodegraded oil field (2012)
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、眞弓大介、吉岡秀佳、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-20
• [学会発表] 高温高圧培養で切拓く陸域地下微生物群集の未知機能 (2012)
  • 著者名/発表者名: 眞弓大介、坂田将、前田治男、宮川善洋、五十嵐雅之、玉木秀幸, ほか
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会シンポジウム
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-20
  • 招待講演
• [学会発表] 第三種接近遭遇–Close Encounters of the Third Kind in Microbial Ecology- (2012)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会若手交流会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学(愛知県)
  • 年月日: 2012-09-19
  • 招待講演
• [学会発表] 深部地下油層環境における原油の生分解と生物的メタン生成 (2012)
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、吉岡秀佳、眞弓大介、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 九州大学(福岡県)
  • 年月日: 2012-09-11
• [学会発表] Methanogenic diversity and activity in a high-temperature biodegraded oil field (2012)
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、眞弓大介、吉岡秀佳、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 14th International Society for Microbial Ecology
  • 発表場所: コペンハーゲン(デンマーク)
  • 年月日: 2012-08-21
• [学会発表] Impact of CO2 geosequestration on the methanogenic ecosystem in a high temperature petroleum reservoir (2011)
  • 著者名/発表者名: 眞弓大介、坂田将、前田治男、五十嵐雅之、宮川善洋、玉木秀幸, ほか
  • 学会等名: 8^<th> International Symposium of Subsurface Microbiology
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen(ドイツ)
  • 年月日: 2011-09-11
• [学会発表] 第三種接近遭遇 -Close Encounters of the Third Kind in Microbial Ecology-
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会若手交流会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 招待講演
• [学会発表] 大規模シークエンス解析時代の未知微生物探索
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 日本乳酸菌学会秋季セミナー
  • 発表場所: 明治大学
  • 招待講演
• [学会発表] Close Encounters of the Third Kind in Microbial Ecology
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 学会等名: 米国イリノイ大学環境分子生態学セミナー
  • 発表場所: 米国イリノイ大学
  • 招待講演
• [学会発表] 高温高圧培養技術で切り拓く陸域地下微生物群集の未知機能
  • 著者名/発表者名: 眞弓大介、坂田将、前田治男、宮川善洋、五十嵐雅之、玉木秀幸ほか
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会シンポジウム
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
  • 招待講演
• [学会発表] Microbial activities of methanogenesis and methane oxidation in terrestrial subsurface environment of the Kanto Plain in Japan
  • 著者名/発表者名: 吉岡秀佳、竹内美緒、田邉晋、高橋浩、玉木秀幸ほか
  • 学会等名: American Geophysical Union’s 45th annual Fall Meeting
  • 発表場所: サンフランシスコ
• [学会発表] 関東平野の沖積層において新たに発見された陸域における微生物による嫌気的メタン酸化活動
  • 著者名/発表者名: 竹内美緒、吉岡秀佳、徐維那、田邉晋、玉木秀幸ほか
  • 学会等名: 第２２回環境地質学シンポジウム
  • 発表場所: つくば市
• [学会発表] Diversity and activity of methanogenic microbial community in a high-temperature biodegraded oil field
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、眞弓大介、吉岡秀佳、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第28回大会
  • 発表場所: 豊橋技術科学大学
• [学会発表] 深部地下油層環境における原油の生分解と生物的メタン生成
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、吉岡秀佳、眞弓大介、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 日本地球化学会
  • 発表場所: 九州大学
• [学会発表] Methanogenic diversity and activity in a high-temperature biodegraded oil field
  • 著者名/発表者名: 持丸華子、吉岡秀佳、眞弓大介、坂田将、玉木秀幸、鎌形洋一
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
• [学会発表] In situ expression of key genes for sulfide oxidation and CO2 fixation of uncultured gigantic Aquificales bacterium dominating in hot spring microbial mats
  • 著者名/発表者名: 玉澤 聡、玉木 秀幸ほか
  • 学会等名: 14th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
• [学会発表] Impact of CO2 geosequestration on the methanogenic ecosystem in a high-temperature petroleum reservoir
  • 著者名/発表者名: 眞弓 大介、坂田 将、前田治男、五十嵐雅之、宮川善洋、玉木 秀幸ほか
  • 学会等名: 8th International Symposium of Subsurface Microbiology
  • 発表場所: Garmisch-Partenkirchen
• [図書] 環境と微生物の辞典 (2014)
  • 著者名/発表者名: 玉木秀幸
  • 出版者: 朝倉出版
• [備考] ①プレスリリース:CO2地中貯留がもたら す地下微生物生態系への影響を解明, 各種 新聞報道がなされた。
  • URL: http://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130613/pr20130613.html
• [備考] CO2地中貯留がもたらす地下微生物生態系への影響を解明
  • URL: https://www.aist.go.jp/aist_j/press_release/pr2013/pr20130613/pr20130613.html