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2023 年度 実績報告書

地下圏における炭素循環:微生物によるリグニン様物質からのメタン生成プロセスの解明

研究課題

研究課題/領域番号 20H03314
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

石井 俊一  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 副主任研究員 (10556913)

研究分担者 鈴木 志野  国立研究開発法人宇宙航空研究開発機構, 宇宙科学研究所, 准教授 (10557002)
研究期間 (年度) 2020-04-01 – 2024-03-31
キーワードメタトランスクリプトーム解析 / 天然ガス鉱床 / 地下圏微生物 / Bathyarchaeota
研究実績の概要

嫌気環境における炭素循環の最終生成物であるメタンは、微生物群集が協調し、有機物が多段階で分解することで生成される。中でも地下圏においては、地質学的時間の中で、リグニンやフミン酸といった難分解性有機物が、炭素源・エネルギー源となると推定される。この微生物代謝が介する一連のメタン生成反応は、地球の炭素循環はもとより、メタンハイドレートや天然ガス鉱床形成においても重要な役割を果たすと考えられているが、その反応が地下深部で起こること、地下圏には未知の微生物系統群が多く存在することから、理解が未熟である。そこで本研究では、地下圏に普遍的にみられる難分解性有機物からのメタン生成プロセスの解明を目指す。
本年度は、地表の天然ガス田湧出地下水中および分離槽に形成されるバイオフィルムの微生物群を対象としたRNAシーケンスのデータ解析を進め、天然ガス鉱床に生息する地下圏微生物の生き様を同定した。対象とした5つのガス田の湧出地下水のうち、地下圏におけるメタン生成に関わるメタン菌が見られたものは2個であり、系統的に異なるメタン菌が機能していることが分かった。また、分離槽の壁面においては、プールの深い所に形成されるバイオフィルム中にメタン生成古細菌、表面に近い所に嫌気メタン酸化古細菌、そして空気と接する部分にできるバイオフィルムに好気メタン酸化菌が活動していることが分かった。これは、地下深部の還元的な環境で生成されるメタンが、地表の酸素に触れて酸化されるという物質循環が、天然ガス田の井戸で再現されている事を示している。
また、地下圏におけるリグニン由来の難分解性有機物分解微生物の候補であるBathyarchaeotaを多く含む集積系からの単離作業を進め、BathyarchaeotaとMethanocalculusの二者培養の獲得に成功した。

現在までの達成度 (段落)

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

今後の研究の推進方策

令和5年度が最終年度であるため、記入しない。

  • 研究成果

    (2件)

すべて 2023

すべて 学会発表 (2件) (うち招待講演 2件)

  • [学会発表] 地下圏における電気微生物の探索とCarbon Capture and Utilization (CCU)への応用展開2023

    • 著者名/発表者名
      石井俊一
    • 学会等名
      極限環境生物学会 第24回シンポジウム 電気微生物フェス2023 in 北海道
    • 招待講演
  • [学会発表] 薩摩硫黄島の鉄リッチなチムニーに生息する電気微生物の網羅的解析2023

    • 著者名/発表者名
      石井 俊一, 星野 辰彦, 鈴木 志野, 清川 昌一
    • 学会等名
      微生物生態学会第36回大会 シンポジウム 微生物電気化学が切り拓く未来 ~電気微生物の探索・創成・応用~
    • 招待講演

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公開日: 2024-12-25  

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