研究課題
水界における微生物学的硫黄循環は、炭素及び窒素循環とも深く関連した生態系における重要なプロセスであるが、依然不明な点が多い。特に、地球温暖化に対して脆弱である寒冷圏における硫黄循環過程の全容の解明は急務である。しかし、硫黄循環は個々の素過程が複雑に絡み合っているため、従来の代謝測定法や微生物群集解析法では現場の物質代謝を解明することが困難である。そこで、本研究は、水界現場から微生物由来のゲノム及びタンパク質を直接解析する環境オミクス手法により、微生物学的硫黄循環の潜在的な代謝経路および活性を網羅的に解明することを目的とする。現場環境から微生物由来のゲノムやタンパク質を直接解析することを、本研究では「環境オミクス手法」（メタゲノミクスとメタプロテオミクスと組み合わせた解析法）と呼ぶこととする。環境オミクス手法では、DNAを解析することによって現場に存在する微生物群集の潜在的な能力を検出し、タンパク質を解析することで実際に機能している代謝経路を特定することを目指した。寒冷圏湖沼であるオコタンペ湖（北海道）堆積物において硫黄循環に主要な役割を担っている硝酸蓄積型硫黄酸化細菌Thioplocaに関して、環境試料から直接抽出したDNAを基にメタゲノム解析を行ったところ、完全長ゲノム配列の構築に成功した。その機能解析を行ったところ、炭素、窒素及び硫黄代謝に関する経路及び遺伝子の同定に成功し、それらの遺伝子発現をメタプロテオーム解析により確認できた。以上の結果を基に、モデルとしての寒冷圏湖沼生態系の硫黄循環に関する「場のメタボリップマップ」のプロトタイプを提案するに至った。
25年度が最終年度であるため、記入しない。
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