海底下生命のセンサス：地球内部における生命活動の地理的空間分布と規定要因の解明

2016 年度 実績報告書

• 研究課題/領域番号: 26251041
• 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: 稲垣 史生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 研究所長代理 (50360748)
• 研究分担者: 星野 辰彦 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 高知コア研究所, 主任研究員 (30386619)
• 研究期間 (年度): 2014-06-27 – 2017-03-31
• キーワード: 海底下生命圏

研究実績の概要

平成28年度は、これまでに得られた16S rRNA遺伝子配列に基づく全球規模の微生物群集構造解析や統計学的マッピングを行うと同時に、海底堆積物に関わる様々な地質学的・物理学的・地球化学的データとの比較解析等を行った。前年度までに行った微生物の多様性解析については、さらに精度を上げて分析し、海底下微生物生態系が堆積物の酸化還元状態、あるいは表層の基礎生産により供給される有機物の量および質に影響を受けていることを明らかにした。また、海洋堆積物に含まれるカビなどの真核微生物について検討を行った。18S rRNA遺伝子に基づく解析では、海底下100m以浅の堆積物には、珪藻、渦鞭毛藻その他藻類の環境DNAが残存していることが明らかとなり、今後、古環境と当時の生態系解析に古代環境DNAが適用可能であることが示された。さらに、海洋堆積物に含まれるカビなどの真核微生物について検討を行い、形成年代が異なる堆積物から培養された分離株のゲノム解読を実施した。平成28年度においては、DNA抽出の際に共抽出される糖類をはじめとした不純物を排除することが困難であり、１分子シーケンサー解析に資するクオリティーのDNAを十分量得ることができなかったが、平成29年度にDNAの抽出精製方法を改善することにより、高純度DNAを得ることとに成功した。それらの手法を用いて、南太平洋還流域の異なる深度から得られたペニシリウム分離株２株のゲノム解読をHiSeqおよびPacBioシーケンサーにより行った。得られたゲノム配列からその古代ペニシリウム２株が持つ生理機能を類推し、現生のペニシリウムとの比較ゲノム解析を行うことでゲノム進化学的に興味深い知見が得られた。

現在までの達成度 (段落)

28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

28年度が最終年度であるため、記入しない。

研究成果

• [国際共同研究] ブレーメン大学/アルフレッドウェゲナー極地研究所/マックスプランク海洋微生物学研究所(ドイツ)
  • 国名: ドイツ
  • 外国機関名: ブレーメン大学/アルフレッドウェゲナー極地研究所/マックスプランク海洋微生物学研究所
  • 他の機関数: 1
• [国際共同研究] カリフォルニア工科大学/ロードアイランド大学/南カリフォルニア大学(米国)
  • 国名: 米国
  • 外国機関名: カリフォルニア工科大学/ロードアイランド大学/南カリフォルニア大学
  • 他の機関数: 2
• [国際共同研究] チューリッヒ工科大学(スイス)
  • 国名: スイス
  • 外国機関名: チューリッヒ工科大学
• [国際共同研究] オーフス大学(デンマーク)
  • 国名: デンマーク
  • 外国機関名: オーフス大学
• [雑誌論文] Deep-biosphere methane production stimulated by geofluids in the Nankai accretionary complex. (2018)
  • 著者名/発表者名: Ijiri, A., Inagaki, F., Kubo, Y., Adhikari, R. R., Hattori, S., Hoshino, et al.
  • 雑誌名: Science Advances 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] D:L-amino acid modeling reveals fast microbial turnover of days to months in the subsurface hydrothermal sediment of Guaymas Basin. (2018)
  • 著者名/発表者名: Moller, M. H., Glombitza, C., Lever, M., Deng, L., Morono, Y., Inagaki, F., Doll, M., Su, C., Lomstein, B. A.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 9 ページ: 967
  • DOI: 10.3389/fmicb.2018.00967
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 海底下の微生物起源ガスと生命活動との関わりー海洋科学掘削の最前線ー (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣 史生, 井尻 暁, 北田数也, 町山栄章
  • 雑誌名: 石油技術協会誌 巻: 83 ページ: 130-137
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment for capacity to capture DNA aerosols by clean filters for molecular biology experiments. (2018)
  • 著者名/発表者名: Morono, Y., Hoshino, T., Terada, T., Suzuki, T., Sato, T., Yuasa, H., Kubota, Y., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Microbes and Environments 巻: 印刷中 ページ: 印刷中
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] 海底下深部生命圏フロンティアの探究と将来展望. (2018)
  • 著者名/発表者名: 稲垣史生, 諸野祐樹, 星野辰彦, 井尻暁, 肖楠, 鈴木志野, 石井俊一, 浦本豪一郎, 寺田武志, 井町寛之, 久保雄介.
  • 雑誌名: 地質学雑誌 巻: 124 ページ: 77-92
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Temperature Limit of the Deep Biosphere off Muroto. (2018)
  • 著者名/発表者名: Heuer, V. B., Inagaki, F., Morono, Y., Kubo, Y., Maeda, L., and the Expedition 370 Scientists.
  • 雑誌名: Proceedings of the International Ocean Discovery Program. 巻: 370 ページ: －
  • DOI: 10.14379/iodp.proc.370.2017
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Aerobic and Anaerobic Methanotrophic Communities Associated with Methane Hydrates Exposed on the Seafloor: A High-Pressure Sampling and Stable Isotope-Incubation Experiment (2017)
  • 著者名/発表者名: Case, D., Ijiri, A., Morono, Y., Tavormina, P., Orphan V. J., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 2569
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.02569
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Methyl-compound use and slow growth characterize microbial life in 2-km-deep subseafloor coal and shale beds (2017)
  • 著者名/発表者名: Trembath-Reichert, E., Morono, Y., Ijiri, A., Hoshino, T., Dowson, K. S., Inagaki, F., and Orphan, V. J.
  • 雑誌名: Proc. Natl. Acad. Sci. U.S.A. 巻: 114 ページ: E9206-E9215
  • DOI: 10.1073/pnas.1707525114
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Unusual metabolic diversity of hyperalkaliphilic microbial communities associated with subterranean serpentinization at The Cedars. (2017)
  • 著者名/発表者名: Suzuki, S., Ishii, S., Hoshino, T., Rietze, A., Tenney, A., Morrill, P., Inagaki, F., Kuenen, J. G., and Nealson, K. H.
  • 雑誌名: The ISME Journal 巻: 11 ページ: 2584-2598
  • DOI: 10.1038/ismej.2017.111
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Estimation of the influence of sequencing errors and distribution of random-sequence tags on quantitative sequencing. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., and Hamada Y.
  • 雑誌名: Journal of Bioscience and Bioengineering 巻: 124 ページ: 359-364
  • DOI: 10.1016/j.jbiosc.2017.04.003
  • 査読あり
• [雑誌論文] Atribacteria from the Subseafloor Sedimentary Biosphere Disperse to the Hydrosphere through Submarine Mud Volcanoes (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., Toki, T., Ijiri, A., Morono, Y., Machiyama, H., Ashi, J., Okamura, K., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 1135
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.01135
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Bioturbation as a key driver behind the dominance of Bacteria over Archaea in near-surface sediment (2017)
  • 著者名/発表者名: Chen, X., Andersen, T. J., Morono, Y., Inagaki, F., Jorgensen, B. B., and Lever. M. A.
  • 雑誌名: Scientific Reports 巻: 7 ページ: 2400
  • DOI: 10.1038/s41598-017-02295-x
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Distribution of anaerobic carbon monoxide dehydrogenase genes in deep subseafloor sediments. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Letters in Applied Microbiology 巻: 64 ページ: 355-363
  • DOI: 10.1111/lam.12727
  • 査読あり
• [雑誌論文] Exploration of cultivable fungal communities in deep coal‐bearing sediments from ~1.3 to 2.5 km below the ocean floor. (2017)
  • 著者名/発表者名: Liu, C.-H., Huang, X., Xie, T.-N., Duan, N., Xue, Y.-R., Zhao, T.-X., Lever, M. A., Hinrichs, K.-U., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Environmental Microbiology 巻: 19 ページ: 803-818
  • DOI: 10.1111/1462-2920.13653
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Expedition 370 Preliminary Report: Temperature Limit of the Deep Biosphere off Muroto. (2017)
  • 著者名/発表者名: Heuer, V. B., Inagaki, F., Morono, Y., Kubo, Y., Maeda, L., and the Expedition 370 Scientists.
  • 雑誌名: International Ocean Discovery Program 巻: － ページ: －
  • DOI: 10.14379/iodp.pr.370.2017
  • オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Predominance of Viable Spore-Forming Piezophilic Bacteria in High-Pressure Enrichment Cultures from ~1.5 to 2.4 km-Deep Coal-Bearing Sediments below the Ocean Floor (2017)
  • 著者名/発表者名: Fang, J., Kato, C., Runko G. M, Nogi, Y., Hori, T., Li, J., Morono, Y., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: Frontiers in Microbiology 巻: 8 ページ: 137
  • DOI: 10.3389/fmicb.2017.00137
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Application of Stochastic Labeling with Random-Sequence Barcodes for Simultaneous Quantification and Sequencing of Environmental 16S rRNA Genes. (2017)
  • 著者名/発表者名: Hoshino, T., and Inagaki, F.
  • 雑誌名: PLoS ONE 巻: 12 ページ: e0169431
  • DOI: 10.1371/journal.pone.0169431
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Exploring multi-spheres interactions through scientific ocean drilling: A perspective from the deep biosphere. (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki , Kai-Uwe Hinrichs
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biosphere Frontiers: Global pictures and perspectives (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki
  • 学会等名: Australasian IODP Regional Planning Workshop
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deciphering geosphere-biosphere interactions and limits of life through scientific ocean drilling (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki
  • 学会等名: Department Lecture, Department of Earth System Sciences, Yonsei University, Korea
  • 招待講演
• [学会発表] Metabolic diversity of hyperalkaliphilic microbial communities associated with serpentinization at The Cedars. (2017)
  • 著者名/発表者名: Shino Suzuki, Shunichi Ishii, Tatsuhiko Hoshino, Fumio Inagaki, J. Gijs Kuenen, Kenneth H. Nealson
  • 学会等名: Goldschmidt 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Limits to deep subseafloor life and geosphere-biosphere interactions (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki, Steven D’Hondt, Kai-Uwe Hinrichs
  • 学会等名: International Workshop on “Marine Geomicrobiology: A Matter of Energy"
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海底下の微生物起源ガスと生命活動との関わり-海洋科学掘削の最前線- (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣史生
  • 学会等名: 石油技術協会平成29年度秋季講演会
  • 招待講演
• [学会発表] High-pressure sampling and experimental tools for the deep-sea and subseafloor life study (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki
  • 学会等名: Deep Carbon Observatory Cultivation Workshop 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Deciphering geosphere-biosphere interactions and limits of life through scientific ocean drilling (2017)
  • 著者名/発表者名: Fumio Inagaki, Kai-Uwe Hinrichs
  • 学会等名: International Society for Subsurface Microbiology 2017
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海底下生命圏における微生物生態系の機能と限界について (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣史生
  • 学会等名: ComBio2017 生命科学系合同年次大会
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] 海底下地下深く潜む微生物 (2017)
  • 著者名/発表者名: 稲垣史生
  • 学会等名: 第７回日本微生物学連盟フォーラム「微生物ー変わり者たちの素顔ー」
  • 招待講演
• [学会発表] 種子島沖海底泥火山群の間隙水の化学組成鉛直プロファイルから見積もられた泥火山の活動状況 (2017)
  • 著者名/発表者名: 井尻暁、濱田洋平、土岐知弘、安慶名昂、星野辰彦、萩野恭子、町山栄章、芦寿一郎、稲垣史生
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
  • 国際学会
• [学会発表] IODP Expedition 370: Temperature Limit of the Deep Biosphere off Muroto (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Verena B. Heuer, Fumio Inagaki, Yusuke Kubo, Lena Maeda, and the Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2017年大会
  • 国際学会
• [学会発表] The global survey of subseafloor sedimentary microbiomes (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatuhiko Hoshino, Hideyuki Doi, Lars Wormer, Yuki Morono, Steven D'Hondt, Kai-Uwe Hinrichs, Fumio Inagaki
  • 学会等名: Goldschmidt2017
  • 国際学会
• [学会発表] ランダムシーケンスタグを応用した定量シーケンス（qSeq）法の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 星野辰彦, 濱田洋平, 稲垣史生
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2017
• [学会発表] 室戸沖海底下掘削による生命生息温度限界への挑戦（T-リミット） (2017)
  • 著者名/発表者名: 諸野祐樹, Hauer B. Verena, 稲垣史生, 久保雄介, 前田玲奈, Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2017
• [学会発表] How stable iron isotopes can help identifying the limit of life in deep marine sediments of the Nankai Trough (IODP Expedition 370) (2017)
  • 著者名/発表者名: Susann Henkel, Verena Heuer, Fumio Inagaki, Yuki Morono, Kai-Uwe Hinrichs and Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: International Workshop on “Marine Geomicrobiology: A Matter of Energy"
  • 国際学会
• [学会発表] Global microbial diversity in subseafloor sediment (2017)
  • 著者名/発表者名: Tatsuhiko Hoshino, Hideyuki Doi, Lars Wormer, Yuki Morono, Kai-Uwe Hinrichs, Fumio Inagaki
  • 学会等名: International Society for Subsurface Microbiology 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Temperature Limit of the Deep Subseafloor Biosphere in the Nankai Trough Subduction Zone off Cape Muroto (IODP T-Limit Expedition 370) (2017)
  • 著者名/発表者名: Yuki Morono, Verena B. Heuer, Fumio Inagaki, Yusuke Kubo, Lena Maeda, The Expedition 370 Scientists
  • 学会等名: AGU Fall Meeting 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Characterization of Deep Marine Subsurface Fungi from South Pacific Gyre Sediments (2017)
  • 著者名/発表者名: Morgan Sobol, Mayra Rodriguez, Tatsuhiko Hoshino, Fumio Inagaki, Brandi Kiel Reese
  • 学会等名: Astrobiology Graduate Conference 2017
  • 国際学会
• [学会発表] Secondary Methanogenesis in Dormant Submarine Mud Volcano off Tanegashima Island, Japan (2017)
  • 著者名/発表者名: Ijiri A, Toki T, Agena K, Hoshino T, Hagino K, Hamada Y, Machiyama H, Ashi J, Inagaki F
  • 学会等名: Goldschmidt 2017
  • 国際学会
• [学会発表] The deep biosphere in Bengal Fan sediments (IODP Exp. 354) (2017)
  • 著者名/発表者名: Adhikari, R. R., Heuer, V. B., Elvert, M., Hoshino, T., Inagaki, F., Kallmeyer, J., Kitte, A., Womer, L., Hinrichs, K.-U.
  • 学会等名: Goldschmidt 2017
  • 国際学会
• [学会発表] オープンクリーンシステムを用いた実験環境下におけるDNA汚染の影響評価 (2017)
  • 著者名/発表者名: 寺田武志、諸野祐樹、星野辰彦、鈴木剛人、佐藤卓広、湯浅久史、久保田裕仁、稲垣史生
  • 学会等名: 環境微生物系学会合同大会2017
• [産業財産権] 標的拡散の定量方法及びそのためのキット (2017)
  • 発明者名: 星野辰彦, 稲垣史生
  • 権利者名: 星野辰彦, 稲垣史生
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: PCT/JP2016/084136
  • 外国