新規好熱菌の特異代謝機構の環境修復への利用と特殊環境生態に関する地球科学的研究

2003 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 02J02002
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 中川 聡 京都大学, 農学研究科, 特別研究員DC2
• キーワード: 深海底熱水孔 / 好熱菌 / 極限環境 / ε-Proteobacteria / 化学合成独立栄養細菌 / CO_2固定 / メタン生成菌

研究概要

深海底熱水孔環境は、地球の内部エネルギーにより支えられた特殊かつ大規模な生物圏である。本研究ではそのような極限環境に生息する微生物資源の分離・生態研究・応用開発を目的としている。
2003年度は、昨年度までに得られていたε-Proteobacteriaに属する分離株群に関して網羅的な生理学的性状解析を進めるとともに、中部沖縄トラフ伊是名海穴および伊平屋北で行われたHyper Dolphin潜航調査に参加し、現場の熱水孔活動域において研究を進めた。本航海では主に伊是名海穴の2箇所の熱水活動域(水深約1400m)から約80種類のサンプルを採取し、希釈培養法を用いて活動的微生物群集の分布・生息量・生理機能を解析した。さらに各サンプルから直接抽出したDNAを用いて、分子生物学的な手法による微生物群集の解析を行った。
希釈培養法を用いた解析の結果、伊是名海穴における熱水孔環境微生物のCulturabilityは、伊平屋北のものと比べて数オーダー低いことが明らかとなった。分子生物学的群集構造解析および希釈培養・限界希釈によって得られた分離株に関する生理学的・系統学的性状解析の結果、伊平屋北と伊是名海穴ではAquificales目・ε-Proteobacteiraが優占的に検出される点では共通していたが、伊平屋北では偏性好気性好熱菌(Persephonella属やε-Proteobacteria Group Aなど)が優占しているのに対して、伊是名海穴ではBalnearium属やε-Proteobacteria Group Dといった絶対嫌気的化学合成独立栄養細菌が優占していることが明らかとなった。このような優占微生物種の系統学的・生理学的性状の違いは、現場環境において測定された酸化還元電位および噴出熱水の地球化学的特徴の違いと整合的であった。
以上の結果の一部は微生物生態学会、Marine Biotechnology Conference、深海シンポジウム等で報告している。

研究成果

• [文献書誌] Takai, K., Nakagawa, S., Sako, Y., Horikoshi, K.: "Balnearium lithotrophicum gen.nov., sp.nov., a novel thermophilic, strictly anaerobic, hydrogen-oxidizing chemolithoautotroph isolated from a black smoker chimney in the Suiyo Seamount hydrothermal system."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 53. 1947-1954 (2003)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Aeropyrum camini sp.nov., a strictly aerobic, hyperthermophilic archaeon from a deep-sea hydrothermal vent chimney."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. 54. 329-335 (2004)
• [文献書誌] Takai, K., Oida, H., Suzuki, Y., Hirayama, H., Nakagawa, S., Nunoura, T., Inagaki, F., Nealson, K.H., Horikoshi, K.: "Spatial distribution of Marine Crenarchaeora Group I (MGI) in the vicinity of deep-sea hydrothermal systems."Applied and Environmental Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, T., Nakagawa, S., Inagaki, F., Takai, K., Horikoshi, K.: "Phylogenetic diversity of sulfate-reducing prokaryotes in active deep-sea hydrothermal vent chimney structures."FEMS Microbiology Letters. 232. 145-152 (2004)
• [文献書誌] Nakagawa, S., Nakamura, S., Inagaki, F., Takai, K., Shirai, N., Sako, Y.: "Hydrogenivirga caldilitoris gen.nov., sp.nov., a novel extremely thermophilic, hydrogen/sulfur oxidizing bacterium from a coastal hydrothermal field."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, S., Takai, K., Inagaki, F., Chiba, H., Ishibashi, J., Hirayama, H., Nunoura, T., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Heterogeneity of microbial community structures associated with hydrothermal fluids determined by culture-dependent and -independent techniques in the Mid-Okinawa Trough deep-sea hydrothermal system."Applied and Environmental Microbiology. (In press).
• [文献書誌] Nakagawa, S., Inagaki, F., Takai, K., Horikoshi, K., Sako, Y.: "Crunasci desulfuricans gen.nov., sp.nov., a novel mesophilic, sulfur-reducing chemolithoautotroph within epsilon-Proteobacteria isolated from a deep-sea hydrothermal system in the Mid-Okinawa Trough."International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. (In press).