アーキアハンティング：純粋分離で解明する培養困難な未知アーキアの新生物機能

• 研究課題/領域番号: 24687011
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 生物多様性・分類
• 研究機関: 独立行政法人海洋研究開発機構
• 研究代表者: 井町 寛之 独立行政法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 主任研究員 (20361933)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2015-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2014年度)
• 配分額: 27,430千円 (直接経費: 21,100千円、間接経費: 6,330千円); 2014年度: 7,150千円 (直接経費: 5,500千円、間接経費: 1,650千円); 2013年度: 10,400千円 (直接経費: 8,000千円、間接経費: 2,400千円); 2012年度: 9,880千円 (直接経費: 7,600千円、間接経費: 2,280千円)
• キーワード: アーキア / 分離培養 / 16S rRNA遺伝子 / メタン / 古細菌 / 生態学 / 微生物 / バイオリアクター / メタン生成菌

研究成果の概要

アーキアに属する微生物群の多くは分離培養がなされていないため不明な点が多い。そこで本研究では、新規培養技術と分子生物学的手法を用いて未知アーキアの分離培養を試みた。本研究期間中は嫌気的メタン酸化反応に関わる未知アーキアに焦点を当て研究を進めた。その結果、リアクター培養法により多種多様な未知アーキアを集積培養することに成功した。続いて、本集積培養系にシングルセルゲノム解析を行った結果、ある未知アーキア群は硫黄代謝に関係する特徴的な遺伝子を持っていることが判明した。これら未知アーキアを分離するまでには至っていないが、本研究において未知アーキアの代謝機能の一端を明らかにした。

研究成果

• [雑誌論文] Presence of a novel methanogenic archaeal lineage in anaerobic digesters inferred from mcrA and 16S rRNA gene phylogenetic analyses (2015)
  • 著者名/発表者名: Saito Y, Aoki M, Hatamoto M, Yamaguchi T, Takai K and Imachi H
  • 雑誌名: Journal of Water and Environmental Technology 巻: 13 ページ: 279-289
  • NAID: 130005076093
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Spirochaeta psychrophila sp. nov., a psychrophilic spirochaete isolated from subseafloor sediment, and emended description of the genus Spirochaeta (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, M., S. Sakai, Y. Yamanaka, Y. Saito, K. Takai and H. Imachi
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 64 号: Pt_8 ページ: 2798-2804
  • DOI: 10.1099/ijs.0.062463-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] A long-term cultivation of an anaerobic methane-oxidizing microbial community from deep-sea methane-seep sediment using a continuous-flow bioreactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Aoki M, Ehara M, Saito Y, Yoshioka H, Miyazaki M, Saito Y, Miyashita A, Kawakami S, Yamaguchi T, Ohashi A, Nunoura T, Takai K, and Imachi H
  • 雑誌名: PLOS ONE 巻: 9 号: 8 ページ: 1-14
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0105356
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Methanoregula formicica SMSPT, a mesophilic hydrogenotrophic methanogen isolated from a methanogenic upflow anaerobic sludge blanket reactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., H. Tamaki, H. Cadillo-Quiroz, H. Imachi, N. Kyrpides, T. Woyke, L. Goodwin, S. H. Zinder, Y. Kamagata and W-T. Liu
  • 雑誌名: Genome Annoucement 巻: 2 号: 5
  • DOI: 10.1128/genomea.00870-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Complete genome sequence of Methanolinea tarda NOBI-1T, a hydrogenotrophic methanogen isolated from methanogenic digester sludge (2014)
  • 著者名/発表者名: Yamamoto, K., H. Tamaki, H. Cadillo-Quiroz, H. Imachi, N. Kyrpides, T. Woyke, L. Goodwin, S. H. Zinder, Y. Kamagata and W-T. Liu
  • 雑誌名: Genome Annoucement 巻: 2 号: 5
  • DOI: 10.1128/genomea.00876-14
  • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Sphaerochaeta multiformis sp. nov., an anaerobic, psychrophlic bacterium isolated from subseafloor sediment, and emended description of the genus Sphaerochaeta (2014)
  • 著者名/発表者名: Miyazaki, M., S. Sakai, K. M. Ritalahti, Yayoi Saito, Y. Yamanaka, Yumi Saito, A. Tame, K. Uematsu, F. E. Loeffler, K. Takai and H. Imachi
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 64 号: Pt_12 ページ: 4147-4154
  • DOI: 10.1099/ijs.0.068148-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] 海底堆積物中のメタン生成および酸化反応を担う微生物 (特集 地球温暖化と海洋微生物) (2014)
  • 著者名/発表者名: 青木仁孝、井町寛之
  • 雑誌名: 生物の科学 遺伝 巻: 687 ページ: 486-491
• [雑誌論文] Pelolinea submarina gen. nov., sp. nov., an anaerobic, filamentous bacterium of the phylum Chloroflexi isolated from subseafloor sediment (2014)
  • 著者名/発表者名: Imachi, H., S. Sakai, J. S. Lipp, M. Miyazaki, Y. Saito, Y. Yamanaka, K.-U. Hinrichs, F. Inagaki and Ken Takai
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 64 号: Pt_3 ページ: 812-818
  • DOI: 10.1099/ijs.0.057547-0
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Biological CO_2 conversion to acetate in subsurface coal-sand formation using a high-pressure reactor system (2013)
  • 著者名/発表者名: Ohtomo, Y., Ijiri, A., Ikegawa, Y., Tsutsumi, M., Imachi, H., Uramoto, G., Hoshino, T., Morono, Y., Sakai, S., Saito, Y., Tanikawa, W., Hirose, T., and Inagaki, F
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: Article no. 361 ページ: 4-4
  • DOI: 10.3389/fmicb.2013.00361
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Detection of coenzyme F430 in deep sea sediments : A key molecule for biological methanogenesis (2013)
  • 著者名/発表者名: Takano, Y.
  • 雑誌名: Organic Geochemistry 巻: 58 ページ: 137-140
  • 査読あり
• [学会発表] 持続的CO2還元を可能にするバイオリアクターについて (2015)
  • 著者名/発表者名: 井町寛之
  • 学会等名: 平成26年度水溶性天然ガス田の生産に係る技術検討会 第4回水溶性天然ガス（ガス田）を対象とした炭素循環の可能性検討会
  • 発表場所: 独立行政法人石油天然ガス・金属鉱物資源機構東京本部、東京都港区
  • 年月日: 2015-01-23
  • 招待講演
• [学会発表] Cultivation of methanogenic microbial community from the deeply buried coalbeds in the ocean (2014)
  • 著者名/発表者名: Imachi H, Tasumi E, Ijiri A, Konno U, Morono Y, Ito M, Takai K, Inagaki F and IODP Expedition 337 Scientists
  • 学会等名: 9th International Symposium on Subsurface Microbiology (ISSM)
  • 発表場所: Pacific Grove, CA, USA
  • 年月日: 2014-10-06
• [学会発表] Cultivation of methanogenic community from 2-km deep subseafloor coalbeds using a down-flow hanging sponge bioreactor (2014)
  • 著者名/発表者名: Imachi, H., Tasumi, E., Ijiri, A., Konno, U., Morono, Y., Ito, M., Takai, K., Inagaki, F. and IODP Expedition 337 Scientists
  • 学会等名: 15th International Symposium on Microbial Ecology (ISME15)
  • 発表場所: Seoul, South Korea
  • 年月日: 2014-08-25
• [学会発表] 海底下メタン菌の連続リアクター培養とCO2資源化への応用 (2014)
  • 著者名/発表者名: 井町寛之
  • 学会等名: シンポジウム「海底下の炭化水素資源・炭素循環と地球生命工学」
  • 発表場所: 東京大学理学部小柴ホール、東京都文京区
  • 年月日: 2014-01-24
  • 招待講演
• [学会発表] Cultivation of methanogenic community from 2-km deep subseafloor coalbeds using a continuous-flow bioreactor (2013)
  • 著者名/発表者名: Imachi, H.
  • 学会等名: AGU2013 Fall Meeting
  • 発表場所: San Francisco, CA, USA
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] 深海堆積物からの嫌気共生細菌の培養とその分離の試み (2013)
  • 著者名/発表者名: 斎藤弥生
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス、鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2013-11-23
• [学会発表] Cultivation of methanogenic microbial community from 2-km deep subseafloor coalbeds using a continuous-flow bioreactor (2013)
  • 著者名/発表者名: 井町寛之
  • 学会等名: 第29回日本微生物生態学会大会
  • 発表場所: 鹿児島大学郡元キャンパス、鹿児島県鹿児島市
  • 年月日: 2013-11-23
• [学会発表] A long-term cultivation of an anaerobic methane-oxidizing sulfate-reducing community by a down-flow hanging sponge bioreactor (2013)
  • 著者名/発表者名: Aoki, M.
  • 学会等名: The 5th Taiwan-Japan-Korea International Symposium on Microbial Ecology
  • 発表場所: National Central University, Jhongli, Taiwan
  • 年月日: 2013-11-01
• [学会発表] 嫌気的メタン酸化反応に関与する海底下未知アーキアの培養 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青木仁孝
  • 学会等名: 第47回日本水環境学会年会
  • 発表場所: 大阪工業大学大宮キャンパス
  • 年月日: 2013-03-10
• [学会発表] 廃水処理リアクターを用いた嫌気的メタン酸化反応を担う未知アーキアの培養 (2012)
  • 著者名/発表者名: 青木仁孝
  • 学会等名: 第67回土木学会年次講演会
  • 発表場所: 名古屋大学東山キャンパス
  • 年月日: 2012-09-05
• [学会発表] Sponges as microbial habitats : cultivation of fastidious subseafloor sedimentary microbes using continuous-flow bioreactor. (2012)
  • 著者名/発表者名: Imachi, H.
  • 学会等名: International Society for Microbial Ecology 14 (ISME14)
  • 発表場所: Copenhagen, Denmark
  • 年月日: 2012-08-22
• [図書] Family Methanocellaceae. In The Prokaryotes 4th Edition. Other Major Lineages of Bacteria and The Archaea (2014)
  • 著者名/発表者名: Sakai, S., R. Conrad and H. Imachi
  • 総ページ数: 1028
  • 出版者: Springer
• [図書] Chapter 2.6 Cultivation of Subseafloor Prokaryotic Life, In Earth and Life Processes Discovered from Subseafloor Environment - A Decade of Science Achieved by the Integrated Ocean Drilling Program (IODP) (2014)
  • 著者名/発表者名: Engelen, B. and Imachi, H
  • 総ページ数: 789
  • 出版者: Elsevier