海洋性細菌が産生する特異な有機分子の構造解析：海水中CO2から有機物生産へ

• 研究課題/領域番号: 26820389
• 研究種目: 若手研究(B)
• 配分区分: 基金
• 研究分野: 船舶海洋工学
• 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: 牧田 寛子 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 深海・地殻内生物圏研究分野, 技術副主任 (40553219)
• 研究期間 (年度): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,030千円 (直接経費: 3,100千円、間接経費: 930千円); 2016年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円); 2015年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円); 2014年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
• キーワード: 鉄酸化細菌 / CO2固定 / 有機物生産 / 海洋環境

研究成果の概要

本研究では、現在の海洋環境中で行われている「生育に伴う有機高分子生産」という微生物機能に着目し、海水中の二酸化炭素を利用した物質生産の可能性、つまり光合成に依存しない海水からのCO2除去にも繋がるCO2資源化システムの構築・提案を目指した。本研究の実施によって、鉄を唯一のエネルギー源とし、海水中のCO2固定により生育する海洋性鉄酸化細菌の大量培養手法の構築、新種の鉄酸化細菌の単離、そしてそれら細菌が菌体外に産生する有機高分子の組成・構造を明らかにすることに成功した。これらの結果から、微生物機能を用いて海水中のCO2から有機物質の生産（CO2の資源化）システム構築への知見を得ることができた。

研究成果

• [雑誌論文] Mariprofundus micogutta sp. nov., a novel iron-oxidizing zetaproteobacterium isolated from a deep-sea hydrothermal field at the Bayonnaise knoll of the Izu-Ogasawara arc, and a description of Mariprofundales ord. nov. and Zetaproteobacteria classis nov. (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita H, Tanaka E, Mitsunobu S, Miyazaki M, Nunoura T, Uematsu K, Takaki Y, Nishi S, Shimamura S, Takai K.
  • 雑誌名: Archives of Microbiology 巻: 199(2) 号: 2 ページ: 335-346
  • DOI: 10.1007/s00203-016-1307-4
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著 / 謝辞記載あり
• [雑誌論文] Endemicity of the cosmopolitan mesophilic chemolithoautotroph Sulfurimonas at deep-sea hydrothermal vents (2017)
  • 著者名/発表者名: Sayaka Mino
  • 雑誌名: ISME J 巻: 11 号: 4 ページ: 909-919
  • DOI: 10.1038/ismej.2016.178
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Comparative Analysis of Microbial Communities in Iron-Dominated Flocculent Mats in Deep Sea Hydrothermal Environments (2016)
  • 著者名/発表者名: Makita, H., Kikuchi, S., Mitsunobu, S., Takaki, Y., Yamanaka, T., Toki, T., Noguchi, T., Nakamura, K., Abe, M., Hirai, M., Yamamoto, M., Uematsu, K., Miyazaki, J., Nunoura, T., Takahashi, Y., and Takai, K.
  • 雑誌名: Applied and Environmental Microbiology 巻: 82 号: 19 ページ: 5741-5755
  • DOI: 10.1128/aem.01151-16
  • NAID: 120006383301
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Limited reduction of ferrihydrite encrusted by goethite in freshwater sediment (2016)
  • 著者名/発表者名: S Kikuchi, H Makita, U Konno, F Shiraishi, A Ijiri, K Takai, M Maeda, Y Takahashi
  • 雑誌名: Geobiology 巻: 14 号: 4 ページ: 276-292
  • DOI: 10.1111/gbi.12181
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 茶色い沈殿物は面白い. (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧田寛子
  • 雑誌名: 生物工学会誌 巻: 94(6) ページ: 343-343
  • オープンアクセス
• [雑誌論文] Direct Detection of Fe(II) in Extracellular Polymeric Substances (EPS) at the Mineral-Microbe Interface in Bacterial Pyrite Leaching (2016)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu S., Zhu M., Takeichi Y., Ohigashi T., Suga H., Jinno M., Makita H., Sakata M., Ono K., Mase K., Takahashi Y.
  • 雑誌名: Ｍｉｃｒｏｂｅｓ ａｎｄ ｅｎｖｉｒｏｎｍｅｎｔｓ 巻: 31 号: 1 ページ: 63-69
  • DOI: 10.1264/jsme2.ME15137
  • NAID: 130005138797
  • ISSN: 1342-6311, 1347-4405
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Thalassobius abyssi sp. nov., a marine bacterium isolated from the cold-seep sediment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Nogi Y., Mori K., Makita H., Hatada Y.
  • 雑誌名: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology 巻: 66 号: 2 ページ: 574-579
  • DOI: 10.1099/ijsem.0.000758
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nanoscale Identification of Extracellular Organic Substances at the Microbe Mineral Interface by Scanning Transmission X-ray Microscopy (2015)
  • 著者名/発表者名: Mitsunobu, S ; Zhu, M ; Takeichi, Y ; Ohigashi, T ; Suga, H ; Makita, H ; Sakata, M ; Ono, K ; Mase, K ; Takahashi, Y
  • 雑誌名: Chemistry Letters 巻: 44 号: 1 ページ: 91-93
  • DOI: 10.1246/cl.140880
  • NAID: 130004701548
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Characterization of Biogenic Iron Oxides Collected from the Newly Designed Liquid Culture Method using Diffusion Chambers (2014)
  • 著者名/発表者名: S. Kikuchi, H. Makita, K. Takai, N. Yamaguchi, and Y. Takahashi
  • 雑誌名: Geobiology 巻: 12 号: 2 ページ: 133-145
  • DOI: 10.1111/gbi.12073
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Microorganisms Involved in the Formation of Iron-Dominated Flocculent Mats in Deep-Sea Hydrothermal Environments (2017)
  • 著者名/発表者名: Makita H., Kikuchi S., Mitsunobu S., Tanaka E., Takaki Y., Yamanaka T., Toki T., Noguchi T, Nakamura K., Abe M., Hirai M., Yamamoto M, Uematsu K., Miyazaki J., Nunoura T., Takahashi Y and Takai K.
  • 学会等名: 4th International Geoscience Symposium “Precambrian World 2017”
  • 発表場所: Nishijin Plaza, Fukuoka, Japan
  • 年月日: 2017-03-04
  • 国際学会
• [学会発表] 深海環境における鉄鉱物利用微生物の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木優美、牧田寛子、関野優也、田中英美子、光延聖、大橋優莉
  • 学会等名: 第17回極限環境生物学会年会
  • 発表場所: 東京工業大学すずかけ台キャンパス、東京都、町田市
  • 年月日: 2016-11-25
• [学会発表] 深海環境における鉄鉱物利用生態系の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木優美、牧田寛子、関野優也、田中英美子、光延聖、大橋優莉
  • 学会等名: 日本化学会秋季事業 第6回CSJ化学フェスタ2016
  • 発表場所: タワーホール船堀、東京都、江戸川区
  • 年月日: 2016-11-16
• [学会発表] 深海熱水活動域での酸化鉄皮膜形成に関わる微生物 (2016)
  • 著者名/発表者名: 牧田寛子、田中英美子、菊池早希子、光延聖、鈴木優美、関野優也、大橋優莉、高井研
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回横須賀大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館、神奈川県、横須賀市
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] 深海底での微生物現場培養実験から紐解く鉄を基盤とした海底下微生物圏：放射光源X線分析法を駆使した微生物による地殻内エネルギー獲得戦略の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 大橋優莉、光延聖、坂田昌弘、鈴木優美、牧田寛子、野崎達生、川口慎介
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回横須賀大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館、神奈川県、横須賀市
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] 現場培養による深海性鉄利用微生物の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木優美、牧田寛子、関野優也、田中英美子、光延聖、大橋優莉
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第31回横須賀大会
  • 発表場所: 横須賀市文化会館、神奈川県、横須賀市
  • 年月日: 2016-10-23
• [学会発表] 深海環境における微生物生態系の解明 (2016)
  • 著者名/発表者名: 鈴木優美、牧田寛子、光延聖、大橋優莉
  • 学会等名: 第3回海水・生活・化学連携シンポジウム
  • 発表場所: 日本大学工学部、福島県、郡山市
  • 年月日: 2016-10-13
• [学会発表] Limited Reduction of Ferrihydrite Encrusted by Goethite in Freshwater Sediment. (2016)
  • 著者名/発表者名: Kikuchi S., Makita H., Konno U., Shiraishi F., Ijiri A., Takai K., Takahashi Y.
  • 学会等名: Goldschmidt 2016
  • 発表場所: Pacifico Yokohama, Kanagawa, Japan
  • 年月日: 2016-06-28
  • 国際学会
• [学会発表] 深海底熱水活動域に生息する化学合成独立栄養細菌の集団遺伝学：遺伝的多様性と分布パターンの解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 美野 さやか, 中川 聡, 牧田 寛子, 宮崎 淳一, 加藤 真悟, 和辻 智郎, 井町 寛之, 布浦 拓郎, Sievert Stefan, Godfroy Anne, 高井 研
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第30回大会(JSME2015)
  • 発表場所: 土浦市亀城プラザ, 茨城県土浦市
  • 年月日: 2015-10-19
• [学会発表] 深海環境でのパイライト利用微生物群の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 優美, 牧田 寛子, 関野 優也, 田中 英美子, 光延 聖, 大橋 優莉, 高村 岳樹, 高井 研
  • 学会等名: 日本微生物生態学会第30回大会(JSME2015)
  • 発表場所: 土浦市亀城プラザ, 茨城県土浦市
  • 年月日: 2015-10-18
• [学会発表] 海洋環境での酸化鉄被膜形成に関わる微生物 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧田 寛子, 田中 英美子, 布浦 拓郎, 平井 美穂, 鈴木 優美, 関野 優也, 菊池 早希子, 光延 聖, 高橋 嘉夫, 高井 研
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 深海底での微生物現場培養実験から紐解く鉄を基盤とした海底下微生物圏： 放射光源X線分析法を駆使した微生物による地殻内エネルギー獲得戦略の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 大橋 優莉, 光延 聖, 坂田 昌弘, 鈴木 優美, 牧田 寛子, 野崎 達生, 川口 慎介
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 深海環境でのパイライト利用微生物群の解明 (2015)
  • 著者名/発表者名: 鈴木 優美, 牧田 寛子, 関野 優也, 田中 英美子, 光延 聖, 大橋 優莉, 高村 岳樹, 高井 研
  • 学会等名: 日本地球化学会第62回年会
  • 発表場所: 横浜国立大学, 神奈川県横浜市
  • 年月日: 2015-09-17
• [学会発表] 大学での学びと社会・仕事の関係性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧田 寛子
  • 学会等名: 神奈川工科大学主催 第8回 キャリア設計「企業人の講義を通して、学びと仕事の関係性を理解する」
  • 発表場所: 神奈川工科大学, 神奈川県厚木市
  • 年月日: 2015-06-05
  • 招待講演
• [学会発表] 海の底の生態系 (2015)
  • 著者名/発表者名: 牧田 寛子
  • 学会等名: 第4回KAITサイエンスカフェ
  • 発表場所: 神奈川工科大学、神奈川県厚木市
  • 年月日: 2015-01-14
  • 招待講演
• [学会発表] 深海底熱水活動域に存在する酸化鉄被膜地帯での微生物調査 (2014)
  • 著者名/発表者名: 牧田 寛子, 布浦 拓郎, 平井 美穂, 高木 善弘, 菊池 早希子, 光延 聖, 土岐 知弘, 山中 寿朗, 宮崎 淳一, 中村 謙太郎, 高橋 嘉夫, 高井 研
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] 微生物生成水酸化鉄の堆積物中で起きる鉄および炭素の生物地球化学的循環 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池 早希子、牧田 寛子、今野 祐多、白石 史人、高井 研、高橋 嘉夫
  • 学会等名: 2014年度日本地球化学会第61回年会
  • 発表場所: 富山大学、富山県富山市
  • 年月日: 2014-09-16
• [学会発表] Biogeochemical cycles of iron and carbon in biogenic iron-rich sediment (2014)
  • 著者名/発表者名: KIKUCHI S., MAKITA H., KONNO U., SHIRAISHI F., TAKAI K., TAKAHASHI Y.
  • 学会等名: 15th International Symposium on Microbial Ecology (15th ISME)
  • 発表場所: Coex Convention Center, Seoul, South-Korea
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] Biosignature found in iron oxide mineralogy of iron-oxidizing microbe origin? (2014)
  • 著者名/発表者名: MAKITA H., KIKUCHI S., NUNOURA T., MITSUNOBU S., HIRAI M., TAKAKI Y., YAMANAKA T., TOKI T., NAKAMURA K., ABE M., MIYAZAKI J., NOGUCHI T., WATANABE H., TAKAHASHI Y., TAKAI K.
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2014年大会 (JpGU2014)
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-30
• [学会発表] 微生物活動により生じた水酸化鉄の堆積後に起こる鉄および炭素の循環 (2014)
  • 著者名/発表者名: 菊池 早希子、牧田 寛子、今野 祐多、白石 史人、高井 研、高橋 嘉夫
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 2014年大会 (JpGU2014)
  • 発表場所: パシフィコ横浜、神奈川県横浜市
  • 年月日: 2014-04-30
• [図書] Subseafloor Biosphere Linked to Hydrothermal Systems: TAIGA CONCEPT (2015)
  • 著者名/発表者名: Yamanaka T., Nagashio H., Nishio R., Kondo K., Noguchi T., Okamura K., Nunoura T., Makita H., Nakamura K., Watanabe H., Inoue K., Toki T, Iguchi K., Tsunogai U., Nakada R., Ohshima S., Toyoda S., Kawai J., Yoshida N., Ijiri A., Sunamura M.
  • 出版者: Springer
• [備考] JAMSTEC > 基幹研究領域 > 深海・地殻内生物圏研究分野 > メンバー > 牧田寛子
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/sugar/j/members/personal/HirokoMakita.html
• [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 深海・地殻内生物圏研究分野ホームページ
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/sugar/j/
• [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 深海・地殻内生物圏研究分野 メンバー紹介ページ/Makita
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/sugar/j/members/personal/HirokoMakita.html
• [備考] 国立研究開発法人 海洋研究開発機構 深海・地殻内生物圏研究分野 メンバー紹介ページ／Makita
  • URL: http://www.jamstec.go.jp/sugar/j/members/personal/HirokoMakita.html