地下圏炭素・エネルギー動態に関与する中核微生物群の同定と新機能解明

• 研究課題/領域番号: 25701003
• 研究種目: 若手研究(A)
• 配分区分: 一部基金
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 国立研究開発法人産業技術総合研究所
• 研究代表者: 堀 知行 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 環境管理研究部門, 主任研究員 (20509533)
• 研究期間 (年度): 2013-04-01 – 2016-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2015年度)
• 配分額: 23,790千円 (直接経費: 18,300千円、間接経費: 5,490千円); 2015年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2014年度: 5,980千円 (直接経費: 4,600千円、間接経費: 1,380千円); 2013年度: 11,830千円 (直接経費: 9,100千円、間接経費: 2,730千円)
• キーワード: 環境分析 / 深海環境 / 地球化学 / 環境 / 微生物

研究成果の概要

本研究は、結晶性酸化鉄を還元する嫌気的酢酸酸化菌に焦点を当て、海底地下試料を微生物接種源として、数百種類の微生物集積系の取得に成功した。次世代シークエンスの結果、Firmicutes門に属する鉄還元微生物群が地下圏の物質・エネルギー循環に中心的に関与していることが強く示唆された。さらに未培養微生物機能同定法であるStable Isotope Probing（SIP）と次世代シークエンスを組み合わせることで、従来法より約500倍の検出感度を有する超高感度SIPを確立した。

研究成果

• [雑誌論文] Isolation of microorganisms involved in reduction of crystalline iron (III) oxides in natural environments (2015)
  • 著者名/発表者名: Hori T., Aoyagi T., Itoh, H., Narihiro T., Oikawa A., Suzuki K., Ogata A., Friedrich, M.W., Conrad R., Kamagata Y.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 6
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00386
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Dynamic transition of chemolithotrophic sulfur-oxidizing bacteria in response to amendment with nitrate in deposited marine sediments (2015)
  • 著者名/発表者名: Aoyagi T, Kimura M, Yamada N, Navarro RR, Itoh H, Ogata A, Sakoda A, Katayama Y, Takasaki M and Hori T
  • 雑誌名: Front. Microbiol. 巻: 6
  • DOI: 10.3389/fmicb.2015.00426
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] High-Resolution Dynamics of Microbial Communities during Dissimilatory Selenate Reduction in Anoxic Soil (2015)
  • 著者名/発表者名: Ronald R Navarro, Tomo Aoyagi, Makoto Kimura, Hideomi Itoh, Yuya Sato, Yoshitomo Kikuchi, Atsushi Ogata, Tomoyuki Hori
  • 雑誌名: Environmental science & technology 巻: 49 号: 13 ページ: 7684-7691
  • DOI: 10.1021/es505210p
  • 査読あり
• [雑誌論文] 未培養微生物の代謝活性を検出する超高感度安定同位体プローブ法の開発 (2015)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、堀 知行
  • 雑誌名: バイオサイエンスとインダストリー 巻: 73 ページ: 225-227
  • NAID: 40020476288
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ultra-high-sensitivity stable-isotope probing of rRNA by high-throughput sequencing of isopycnic centrifugation gradients (2015)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、花田 智、伊藤 英臣、佐藤 由也、尾形 敦、Michael W. Friedrich、菊池 義智、堀 知行
  • 雑誌名: ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY REPORTS 巻: 7 号: 2 ページ: 282-287
  • DOI: 10.1111/1758-2229.12243
  • 査読あり / 謝辞記載あり
• [学会発表] 超高感度rRNA-Stable Isotope Probingによる未知環境微生物群の機能解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行、青柳 智、田中亮一、尾形 敦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] 酸性鉱山廃水処理システムにおける微生物群集構造の高解像度解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、堀 知行、稲葉 知大、Navarro R. Ronald、愛澤秀信、尾形 敦
  • 学会等名: 日本農芸化学会2016年度大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道・札幌）
  • 年月日: 2016-03-27
• [学会発表] セレン汚染土壌を対象とした生物還元処理法の実効性評価 (2016)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行、青柳 智、Navarro R. Ronald、木村真人、伊藤英臣、佐藤由也、菊池義智、尾形 敦
  • 学会等名: 第50回日本水環境学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 海底由来堆積物の嫌気分解過程における微生物間相互作用の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、Navarro R. Ronald、眞弓大介、尾形 敦、片山葉子、高崎みつる、堀 知行
  • 学会等名: 第50回日本水環境学会年会
  • 発表場所: アスティ徳島（徳島県・徳島市）
  • 年月日: 2016-03-16
• [学会発表] 環境微生物の機能を活用した重金属汚染水処理の現状と展望 (2015)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行、尾形 敦
  • 学会等名: 平成27年度資源・素材関係学協会合同秋季大会
  • 発表場所: 愛媛大学（愛媛県・松山市）
  • 年月日: 2015-09-08
  • 招待講演
• [学会発表] A progress toward the comprehensive understanding of the microbial ecosystem function － Ultra-high-sensitivity stable-isotope probing by high-throughput sequencing of rRNA transcript － (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行
  • 学会等名: 2nd AIST-Tsinghua University Workshop on Advanced Technology for Waste Water Reclamation and Reuse
  • 発表場所: 産総研つくば西（茨城）
  • 年月日: 2014-11-27
  • 招待講演
• [学会発表] 海洋性化学合成硫黄細菌を起点とする海底堆積物の嫌気分解過程 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、木村真人、Navarro R. Ronald、伊藤 英臣、山田 奈海葉、尾形 敦、迫田章義、高崎みつる、片山 葉子、堀 知行
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2014
  • 発表場所: 静岡大学工学部（静岡）
  • 年月日: 2014-10-21 – 2014-10-24
• [学会発表] Geobacter sp. AOG5 株で見出された結晶性酸化鉄に対する高い還元活性 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、佐藤 由也、花田 智、尾形 敦、鎌形 洋一、堀 知行
  • 学会等名: 第66回日本生物工学会大会
  • 発表場所: 札幌コンベンションセンター（北海道）
  • 年月日: 2014-09-09 – 2014-09-11
• [学会発表] 次世代シークエンサーの適用による超高感度rRNA-Stable Isotope Probing － 微生物生態系機能の実態解明に向けた技術進展 － (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行
  • 学会等名: 第17 回日本水環境学会シンポジウム
  • 発表場所: 滋賀県立大学（滋賀）
  • 年月日: 2014-09-08 – 2014-09-10
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic potential and community structure of anaerobically respiring microorganisms enriched from deep subseafloor sediments of the Shimokita Coalbed, Japan (2014)
  • 著者名/発表者名: 堀 知行、青柳 智、Navarro R. Ronald、佐藤 由也、伊藤 英臣、星野辰彦、諸野祐樹、稲垣史生、鎌形 洋一
  • 学会等名: ISME 15
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] High-throughput sequencing of isopycnic centrifugation gradients improves the sensitivity of rRNA-based stable isotope probing (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智、伊藤 英臣、佐藤 由也、尾形 敦、花田 智、菊池 義智、堀 知行
  • 学会等名: ISME 15
  • 発表場所: ソウル（韓国）
  • 年月日: 2014-08-24 – 2014-08-29
• [学会発表] 次世代シークエンサーの適応によるRNA-SIPの高感度化 (2014)
  • 著者名/発表者名: 青柳 智, 佐藤由也, 伊藤英臣, 花田 智, 菊池義智, 堀 知行
  • 学会等名: 日本農芸化学会2014年度大会
  • 発表場所: 明治大学（神奈川）
• [学会発表] 結晶性酸化鉄を還元する新しい微生物の分離培養と生理学的特徴 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青柳智, 堀知行, 伊藤英臣, 尾形敦, 成廣隆, 花田智, 鎌形洋一
  • 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（鹿児島）
• [学会発表] 次世代シークエンサーの適用によるRNA-SIPの高感度化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 青柳智, 佐藤由也, 伊藤英臣, 多胡香奈子, 早津雅仁, 花田智, 菊池義智, 堀知行
  • 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（鹿児島）
• [学会発表] Enrichment, isolation and characterization of microorganisms involved in reduction of crystalline iron(III) oxides in anoxic soil environments (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀知行, 青柳智, 成廣隆, 伊藤英臣, 尾形敦, 花田智, 鎌形洋一
  • 学会等名: 2nd Thunen Symposium on Soil Metagenomics
  • 発表場所: Thunen Institute（Braunschweig, Germany）
• [学会発表] Enrichment, isolation and characterization of microorganisms involved in reduction of crystalline iron(III) oxides in anoxic soil environments (2013)
  • 著者名/発表者名: 堀知行
  • 学会等名: Microbial Ecophysiology group seminar
  • 発表場所: Bremen university（Bremen, Germany）
  • 招待講演
• [備考] 産業技術総合研究所 環境微生物研究グループホームページ
  • URL: https://unit.aist.go.jp/emri/114envmicrob/index.html