海底下未知微生物は１億年生きるのか？ＮａｎｏＳＩＭＳで探る海底下の生存戦略

• 研究課題/領域番号: 24687004
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生態・環境
• 研究機関: 国立研究開発法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 諸野 祐樹 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, グループリーダー代理 (30421845)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015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); 2014年度: 8,190千円 (直接経費: 6,300千円、間接経費: 1,890千円); 2013年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円); 2012年度: 10,920千円 (直接経費: 8,400千円、間接経費: 2,520千円)
• キーワード: 海底下生命圏 / NanoSIMS / 安定同位体 / ＮａｎｏＳＩＭＳ / 代謝活性 / 二次イオン質量分析計

研究成果の概要

本研究では、NanoSIMS(Nano-scale Secondary Ion Mass Spectroscopy)による元素同位体分析を応用し、地球最大級の生命圏といわれる海底下地層中に存在する未知微生物が、「生きているのか？」「機能・役割は？」「活性は？」という問いに答えることを目標とした。
海底下試料に存在する微生物を分析するための様々な技術開発により、13Cや15Nなどの安定同位体基質を「エサ」として与え、取り込んだ微生物を高い精度で分析することに成功した。

研究成果

• [国際共同研究] カリフォルニア工科大学(米国)
• [国際共同研究] ドイツ地球科学研究センター （GFZ）/ブレーメン大学(ドイツ)
• [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)
• [雑誌論文] Variance and potential niche separation of microbial communities in subseafloor sediments off Shimokita Peninsula, Japan (2016)
  • 著者名/発表者名: Takuro Nunoura, Yoshihiro Takaki, Shigeru Shimamura, Jungo Kakuta, Hiromi Kazama, Miho Hirai, Noriaki Masui, Hitoshi Tomaru, Yuki Morono, Hiroyuki Imachi, Fumio Inagaki, Ken Takai
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 18 号: 6 ページ: 1-16
  • DOI: 10.1111/1462-2920.13096
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploring deep microbial life in coal-bearing sediments down to ~2.5km below the seafloor (2015)
  • 著者名/発表者名: INAGAKI FUMIO, Kai-Uwe Hinrichs,KUBO YUSUKE,Marshall W. Bowles,Verena B. Heuer,Wei-Li Hong,HOSHINO TATSUHIKO,IJIRI AKIRA,IMACHI HIROYUKI,ITO MOTOO,KANEKO MASANORI,Mark A. Lever,Lin Yu-Shin,Barbara A. Methe,Morita Sumito,MORONO YUKI,et al.
  • 雑誌名: SCIENCE/AAAS/ 巻: 349 号: 6246 ページ: 420-424
  • DOI: 10.1126/science.aaa6882
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Ecophysiology of Zetaproteobacteria Associated with Shallow Hydrothermal Iron-Oxyhydroxide Deposits in Nagahama Bay of Satsuma Iwo-Jima, Japan (2015)
  • 著者名/発表者名: HOSHINO TATSUHIKO, Kuratomi Takashi,MORONO YUKI,Hori Tomoyuki,Oiwane Hisashi,Kiyokawa Shoichi,INAGAKI FUMIO
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6 ページ: 1554-1554
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.01554
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] NanoSIMSにより基質の流れを可視化するー未培養微生物のシングルセルレベルでの生理生態解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹、伊藤 元雄
  • 雑誌名: 水環境学会誌 巻: 38 ページ: 375-379
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Presence of oxygen and aerobic communities from sea floor to basement in deep-sea sediments (2015)
  • 著者名/発表者名: D’Hondt, S., Inagaki, F., Zarikian, C.A., Yamaguchi, Y.T., et al.
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 8 号: 4 ページ: 299-304
  • DOI: 10.1038/ngeo2387
  • 査読あり
• [雑誌論文] Intact preservation of environmental samples by freezing under an alternating magnetic field (2015)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Yamamoto, Y., Xiao, N., Hirose, T., Sugeno, M., Ohwada, N., Inagaki F
  • 雑誌名: Environ. Microbiol. Rep. 巻: 7 号: 2 ページ: 243-251
  • DOI: 10.1111/1758-2229.12238
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Origins of lithium in submarine mud volcano fluid in the Nankai accretionary wedge (2015)
  • 著者名/発表者名: Nishio, Y., Ijiri, A., Toki, T., Morono, Y., Tanimizu, M., Nagaishi, K., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Earth Plant. Sci. Lett. 巻: 414 ページ: 144-155
  • DOI: 10.1016/j.epsl.2015.01.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold-ISH: A nano-size gold particle-based phylogenetic identification compatible with NanoSIMS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubota, K., Morono, Y. , Ito, M., Terada, T., Itezono, S., Harada, H., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Syst. Appl. Microbiol. 巻: 37 号: 4 ページ: 261-266
  • DOI: 10.1016/j.syapm.2014.02.003
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Variability of subseafloor viral abundance at the geographically and geologically distinct continental margins. (2014)
  • 著者名/発表者名: Yanagawa, K., Morono, Y., Yoshida-Takashima, Y., Eitoku, M., Sunamura, M., Inagaki, F., Imachi, H., Takai, K., and Nunoura, T.
  • 雑誌名: FEMS Microbiol. Ecol. 巻: 12269 号: 1 ページ: 60-68
  • DOI: 10.1111/1574-6941.12269
  • 査読あり
• [雑誌論文] 海底下環境における微生物生命圏とその生態 (2014)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 雑誌名: Journal of Japanese Society for Extremophiles 巻: 13 ページ: 4-10
  • 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Hot-alkaline DNA extraction method for deep subseafloor archaeal communities. (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Hoshino, T., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Appl. Environ. Microbiol. 巻: 80 号: 6 ページ: 1985-1994
  • DOI: 10.1128/aem.04150-13
  • 査読あり
• [雑誌論文] Gold-ISH: A nano-size gold particle-based phylogenetic identification compatible with NanoSIMS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Kubota, K., Morono, Y., Ito, M., Terada, T., Itezono, S., Harada, H., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Syst. Appl. Microbiol 巻: 37 ページ: 261-266
  • 査読あり
• [雑誌論文] Distribution of dehalogenation activity and characterization of organohalide-responsive genes in marine sediments of the Nankai Trough subduction zone (2013)
  • 著者名/発表者名: Futagami, T., Morono, Y., Terada, T., Kaksonen, A. H., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Phil. Trans. R. Soc. B 巻: 368 号: 1616 ページ: 20120249-20120249
  • DOI: 10.1098/rstb.2012.0249
  • 査読あり
• [雑誌論文] An improved cell separation technique for marine subsurface sediments: Applications for high-throughput analysis using flow cytometry and cell sorting (2013)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Kallmeyer, J., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Envion. Microbiol. 巻: 15 号: 10 ページ: 2841-2849
  • DOI: 10.1111/1462-2920.12153
  • 査読あり
• [雑誌論文] 超高空間分解能二次イオン質量分析法による微小領域イメージングと環境微生物学―微小領域の組成イメージ分析から見えてくる環境微生物個々の代謝活性と機能 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹, 伊藤元雄, 稲垣史生
  • 雑誌名: 化学と生物 巻: 51 ページ: 205-207
  • NAID: 10031164803
• [雑誌論文] 海底下における微生物とその代謝・活性－未知の海底下生命圏を紐解くテクニックとその応用 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 雑誌名: 日本極限環境生物学会誌 巻: 12 ページ: 65-70
  • NAID: 40020070807
• [雑誌論文] An Improved Cell separation Technique for Marine Subsurface Sediments : Applications for High-throughput Analysis Using Flow Cytometry and Cell Sorting (2013)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Takeshi Terada, Jens Kallmeyer, Fumio Inagaki
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: (accepted)
  • 査読あり
• [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
• [学会発表] OXIC AND ANOXIC REGIONS OF SUBSEAFLOOR SEDIMENT (2015)
  • 著者名/発表者名: D'Hondt Steven, Pockalny Robert,Spivack Arthur,INAGAKI FUMIO,Murray RICHARD,Adhikari Rishi Ram,Britta Gribsholt,Kallmeyer Jens,McKinley Claire,MORONO YUKI,Roy Hans,Justine Sauvage,Wiebke Ziebis
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] Size and Carbon Content of Sub-seafloor Microbial Cells (2015)
  • 著者名/発表者名: Stefan Braun, MORONO YUKI,Sten Littmann,Jorgensen Bo Barker,Lomstein Bente Aa.
  • 学会等名: 2015 AGU Fall Meeting
  • 発表場所: Moscone Center (San Francisco, USA)
  • 年月日: 2015-12-17
  • 国際学会
• [学会発表] 海底下生命のセンサス：海底下微生物群集の空間的分布と地球環境との相互作用の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 星野 辰彦, 諸野 祐樹,稲垣 史生
  • 学会等名: 第16回極限環境生物学会
  • 発表場所: 東京海洋大学 品川キャンパス （東京都港区）
  • 年月日: 2015-11-07
• [学会発表] Analysis of biomolecules of sub-seafloor microbial cells separated from the sediment matrix (2015)
  • 著者名/発表者名: Braun Stefan, MORONO YUKI,Kevin Becker,Hinrichs Kai-Uwe,Jorgensen Bo Barker,Lomstein Bente Aa.
  • 学会等名: 3rd International Workshop on Microbial Life under Extreme Energy Limitation
  • 発表場所: Aarhus (Denmark)
  • 年月日: 2015-09-22
  • 国際学会
• [学会発表] Technical developments to explore sedimentary biosphere: current status, limitation, and future perspectives (2015)
  • 著者名/発表者名: MORONO YUKI
  • 学会等名: CDEBI Sediment Workshop
  • 発表場所: University of Southern California （USA)
  • 年月日: 2015-06-25
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 超貧栄養海域のマンガン団塊表面に密集する微生物群集 (2015)
  • 著者名/発表者名: 白石 史人、光延 聖,諸野 祐樹,鈴木 勝彦,稲垣 史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ(千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] 掘削コア試料の高品質、長期間保管を可能とする磁場振動型凍結とその評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 諸野 祐樹, 寺田 武志,山本 裕二,肖 楠,廣瀬 丈洋,菅野 正也,大和田 哲男,稲垣 史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2015年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ (千葉県千葉市）
  • 年月日: 2015-05-26
• [学会発表] Probing metabolic activity of aerobic microbial cells in ultraoligotrophic sediments of the South Pacific Gyre (2015)
  • 著者名/発表者名: MORONO YUKI, Terada Takeshi,ITO MOTOO,INAGAKI FUMIO
  • 学会等名: Deep Carbon Observatory International Science Meeting
  • 発表場所: Lisbon （Portugal)
  • 年月日: 2015-05-08
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Probing Metabolic Activity of Deep Subseafloor Life with NanoSIMS. (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Ito, M., and Inagaki, F.
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2014
  • 発表場所: Moscone Center, San Francisco, USA
  • 年月日: 2014-12-15
  • 招待講演
• [学会発表] 海底下で太古の生命を探せー最先端技術で迫る海底下深部生命とその姿 (2014)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 高知大学自主セミナー
  • 発表場所: 高知大学農学部、高知県南国市
  • 年月日: 2014-11-05
  • 招待講演
• [学会発表] Development of Analytical Technologies for Low-Biomass Microbial Communities in the Subseafloor Sedimentary Biosphere (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., Ito, M., Hoshino, T., and Inagaki, F.
  • 学会等名: Ninth International Symposium on Subsurface Microbiology
  • 発表場所: Pacific Grove, California, USA
  • 年月日: 2014-10-06
• [学会発表] Intact preservation of environmental samples by freezing under an alternating magnetic field (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono Y
  • 学会等名: Fourth C-DEBI Annual Meeting
  • 発表場所: Marina, California, USA
  • 年月日: 2014-10-03
  • 招待講演
• [学会発表] 超高空間分解能質量分析計（NanoSIMS）によるサブミクロンレベルでの安定同位体追跡 (2014)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 第32回 「重窒素圃場利用研究会」討論会
  • 発表場所: 東京農工大学、東京都府中市
  • 年月日: 2014-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic activity of subseafloor microbes in the South Pacific Gyre (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Ito, M., Terada, T., and Inagaki, F.
  • 学会等名: 15th International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: Seoul, Korea
  • 年月日: 2014-08-25
• [学会発表] 海底下に広がる生命圏 (2014)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 統合国際深海掘削計画10年の成果一般公開シンポジウム、深海を掘る
  • 発表場所: 国立科学博物館、東京都台東区
  • 年月日: 2014-04-06
  • 招待講演
• [学会発表] 海底下堆積物からの細胞分離手法、およびフローサイトメトリーによる細胞計数手法の確立 (2013)
  • 著者名/発表者名: 寺田武志、諸野祐樹、稲垣史生
  • 学会等名: 農芸化学会2013年度大会
  • 発表場所: 東北大学
  • 年月日: 2013-03-26
• [学会発表] NanoSIMSおよびセルソーティングによる南太平洋環流域堆積物試料中の微生物代謝活性解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹， 伊藤元雄，寺田武志， 稲垣史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2013年大会
  • 発表場所: 幕張メッセ、千葉県
• [学会発表] A new method of geobiological sample storage by snap freezing under alternating magnetic field (2012)
  • 著者名/発表者名: Morono y, Terada T., Yamamoto Y., Hirose T., Xiao N., Sugeno M., Ohwada N., Inagaki F.
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: Moscone center, USA
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Mineral-Association and Activity of Bacteria and Archaea in the Deep Subsurface South Pacific Gyre Sediment (2012)
  • 著者名/発表者名: Steele JA, Dekas AE, Harrison BK, Morono Y, Inagaki F, Xievis W, Orphan VJ
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: Moscone center, USA
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Exploration of serpentine seamount, South Chamorro seamount (2012)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki J., Morono Y., Hirayama H., Inagaki F., Wheat CG, Takai K.
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: Moscone center, USA
  • 年月日: 2012-12-06
• [学会発表] Imaging microstructure of fine-grained marine sediments : employing resin embedding method for biological specimens and comparison with conventional technique using a combined observation by microfocus X-ray CT and SEM (2012)
  • 著者名/発表者名: Uramoto, G.I., Morono, Y., Uematsu, K, and Inagaki, F
  • 学会等名: AGU Fall meeting
  • 発表場所: Moscone center, USA
  • 年月日: 2012-12-03
• [学会発表] 海底下堆積物からの細胞分離法の確立、およびフローサイトメトリーによる菌数カウントと選択的細胞濃縮 (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹・寺田武志・稲垣史生
  • 学会等名: 極限環境生物学会
  • 発表場所: 日本大学文理学部
  • 年月日: 2012-12-02
• [学会発表] Cell abundance, metabolic activity, and genetic functions of subseafloor microbes in the South Pacific Gyre (2012)
  • 著者名/発表者名: Morono Y, Ito M., Inagaki F.
  • 学会等名: IODP Expedition 329, 2^<nd> post cruise meeting
  • 発表場所: King Kamehameha Hotel, USA
  • 年月日: 2012-11-13
• [学会発表] 微生物は一億年生きる?-最新の技術で探る海底下生命圏とその生存戦略- (2012)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 酵素工学研究会第68回講演会
  • 発表場所: 東京大学山上会館(招待講演)
  • 年月日: 2012-10-05
• [学会発表] Carbon and nitrogen assimilation in deep subseafloor microbial cells (2012)
  • 著者名/発表者名: Morono y, Terada T., Nishizawa M., Ito M., Hillion F., Takahata N., Sano Y., and Inagaki F
  • 学会等名: Microenergy 2012
  • 発表場所: Aarhus University, Denmark
  • 年月日: 2012-05-07
• [学会発表] The Challenge of Contamination in Deep Life Exploration
  • 著者名/発表者名: Morono Y., Lever M.A., Hoshino T., and Inagaki F.
  • 学会等名: The CHIKYU+10 Workshop
  • 発表場所: 一ツ橋会館、東京都
• [学会発表] Technological challenges for the advanced study of subseafloor life
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Terada, T., and Inagaki, F
  • 学会等名: Goldschmidt 2013
  • 発表場所: Firenze Fiera Congress and Exhibition Centre, Florence, Italy
  • 招待講演
• [学会発表] Technological challenges for the advanced study of deep subseafloor life
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Ito, M., Terada, T., and Inagaki, F.
  • 学会等名: International Astrobiology Workshop 2013
  • 発表場所: JAXA/ISAS, Sagamihara, Kanagawa, Japan
• [学会発表] Metabolic activity of subseafloor microbes in the South Pacific Gyre
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Ito, M., Terada, T., and Inagaki, F.
  • 学会等名: AGU fall meeting
  • 発表場所: Moscone center, San Francisco, USA
• [学会発表] 生命の生息限界、代謝速度の限界を探る―海底下における微生物とその活性―
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会 第14回シンポジウム
  • 発表場所: 東洋大学、東京都
  • 招待講演
• [学会発表] 海底下環境における微生物生命圏とその生態に関する研究
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹
  • 学会等名: 日本極限環境生物学会、奨励賞受賞講演
  • 発表場所: 明治大学、川崎市、神奈川県
• [学会発表] NanoSIMSによる環境微生物の基質同化活性測定―海底下生命圏を例として―
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹，伊藤元雄，寺田武志，稲垣史生
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会年会シンポジウム
  • 発表場所: 鹿児島大学、鹿児島県
  • 招待講演
• [図書] Earth and Life Processes Discovered from Subseafloor Environments: A Decade of Science Achieved by the Integrated Ocean Drilling Program (IODP) (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Kallmeyer, J.
  • 総ページ数: 325
  • 出版者: Elsevier
• [図書] “Life in Extreme Environments: Microbial Life in the Deep Biosphere” (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Ito, M., and Inagaki, F.
  • 総ページ数: 822
  • 出版者: DeGruyter
• [図書] Chapter 5: Detecting slow metabolism in the subseafloor: analysis of single cells using NanoSIMS. In Kallmeyer, J. (ed.), “Life in Extreme Environments: Microbial Life in the Deep Biosphere” (2014)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Ito, M., and Inagaki, F.
  • 総ページ数: 326
  • 出版者: De Gruyter