2018 Fiscal Year Annual Research Report
methanogenesis from root organic matters in deep subsurface
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18H05295
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| Research Institution | National Institute of Advanced Industrial Science and Technology |
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Principal Investigator |
鎌形 洋一 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 招聘研究員 (70356814)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
玉木 秀幸 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 生命工学領域, 研究グループ長 (00421842)
眞弓 大介 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 主任研究員 (30549861)
坂田 将 国立研究開発法人産業技術総合研究所, 地質調査総合センター, 招聘研究員 (70357101)
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| Project Period (FY) |
2018-06-11 – 2023-03-31
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| Keywords | 地下圏微生物 / 根源有機物 / 原油 / 石炭 / メタン生成アーキア / 共生微生物 / 絶対嫌気性微生物 / メタゲノム解析 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
地下圏には多様な微生物が存在し、地球規模の炭素循環に深く関わっている。しかし、その多くは未知であり、1) どのような有機物が地下生命圏を支えているのか、2) またどのような微生物がどのようにしてそうした地下の根源的有機物を分解しメタン生成に至るのかについてもほとんどわかっていない。本研究では、地下圏における生物学的メタン生成に関わる微生物群を明らかにするとともに、地下生命圏を支える有機物の実態を解明することにより、地下圏におけるメタンの成因解明に資する基盤的知見を得ることを目指している。今年度は、まず深部地下圏より採取した環境試料ならびに集積培養物試料からの高品質な全ゲノムならびに全RNA試料の調整方法を検討した。地下圏試料から全核酸を抽出・精製したところ、サンプル間で試料の品質に大きなばらつきがみられたため、プロトコルについて既存のキットの精製ツールと融合するなど見直しと改訂を行い、最終的に、各種次世代シークエンサーに適用可能な品質の全ゲノム・全RNA試料の調整が可能となった。そこで、地下の重要な根源有機物の一つであるメトキシ芳香族化合物を基質として長期間培養を行うことで集積培養系を得たのち、全ゲノム・全RNA抽出を行い、次世代シークエンス解析を実施したところ、集積培養系を構成する複数の未知微生物のゲノムを高精度に再構築できた。高品質なRNAが得られたことでトランスクリプトーム解析も可能となり、標的の未知微生物が実際にどのような代謝機能を発現しているかを明らかにし、現在、その情報をもとに純粋分離に挑戦している。また深部地下圏試料からも高品質ゲノム・RNAが獲得できていることから、今後、この手法を活用して、深部地下圏における未知微生物の実態や、根源有機物からのメタン生成プロセスの解明を進めてゆく予定である。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
1) どのような有機物が地下生命圏を支えているのか、2) またどのような微生物がどのようにしてそうした地下の根源的有機物を分解しメタン生成に至るのか、という二大命題について研究が進んでいる。本年度の研究推進により、課題となっていた環境試料ならびに集積培養系からの高品質ゲノム・全RNAの調整方法が概ね確立でき、実際に、調整した全ゲノム試料ならびに全RNA試料を用いて次世代シークエンス解析を行い、良好な配列解読結果が得られたことから、現在までの達成度を「概ね順調に進展している」と判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
今後、この全ゲノム・全RNA調整法を活用して、各種地下圏試料ならびに集積培養系のメタゲノム解析・メタトランスクリプトーム解析を精力的に実施し、地下微生物の実態解明に取り組むとともに、地下圏において、どのような微生物がどのように根源有機物からのメタンを生成しうるのか、その全貌解明に挑みたいと考えている。地下の根源有機物の一つでもある原油成分の混入などにより、今後、全ゲノム・全RNAの調整方法の再検討が必要になる可能性もあるが、その場合には今年度得られた知見を最大限活用して課題解決に取り組む予定である。
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