Nanogeomicrobiology

纳米地球微生物学

• 批准号: 19H03310
• 负责人: 加藤 真悟
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H03310/
• 关键词: 鉄酸化菌; 鉄バクテリア; 生物地球化学循環; バイオミネラル; メタゲノム; 鉄還元菌; 分離培養; ナノ鉱物; 鉄酸化微生物; 鉄還元微生物; バイオミネラリゼーション; 微生物ダークマター; 微生物

本研究では、「多種多様な未培養微生物が酸化鉄ナノ鉱物の生成・溶解を駆動し、地球表層環境における様々な元素の挙動・循環を支配している」という作業仮説の検証を通じて、それらの未培養微生物を分離培養により同定し、地球表層環境における「酸化鉄ナノ鉱物の生成・溶解プロセスの実態」と「微生物-酸化鉄ナノ鉱物-多元素の相互作用」を解明することを目的とした。本研究によって得られる成果は、自然界の元素循環に対する新たな視点を提示するものであり、さらには資源枯渇や環境汚染問題解決へ向けた応用バイオ技術の飛躍的な発展に貢献する可能性を秘めている。 2022年度は、本計画で得た中性pH付近で単独で鉄酸化および鉄還元によって増殖できる’Rhodoferax lithotrophicus’ MIZ03株について、詳細な性状実験を行い、新種記載論文として投稿準備中である。また、本計画で分離培養した酸化鉄ナノ鉱物を還元する分離株 MIZ13株およびMIZ14株について、全ゲノム決定および系統解析、さらには形態・性状解析を実施し、新種記載論文として投稿準備中である。新たなモデル地として選定した国内温泉地の堆積物試料を対象としたPacBioロングリードメタゲノム解析の成果をまとめ、新規の鉄酸化菌および鉄還元菌の存在を示唆し、同成果は誌上発表した（オープンアクセス）。さらに新たに鉄含有温泉地より、鉄還元菌SRK01株を分離することに成功し、同株の性状・ゲノム解析を進めた。SRK01株はMIZ14株同様に既知の鉄還元遺伝子を保有しておらず、新規の鉄還元メカニズムの存在が示唆された。同温泉地の試料のメタゲノム解析も進め、種レベル以上で新規の鉄酸化・鉄還元菌の存在を示唆した。以上、上記の仮説検証に必要な知見を着実に積み重ねている。

This study aims to investigate the effects of various uncultured microorganisms on the production, dissolution and circulation of acidified iron compounds, and on the control of elemental circulation and circulation in the earth's surface environment. The purpose of this paper is to explain the formation and dissolution of acidified iron compounds in the earth's surface environment and the interaction between microorganisms and acidified iron compounds and vitamins. The results of this study suggest the possibility of contributing to the development of new perspectives on the circulation of elements in nature and to the solution of resource depletion and environmental pollution problems. In 2022, the project obtained neutral pH value, iron acidification and iron reduction, and the propagation of 'Rhodoferax lithotrophicus' MIZ03 strain was carried out. Detailed characteristics were carried out. New species were recorded and submitted. In this project, we isolated and cultured MIZ13 strains and MIZ14 strains, determined the complete system, analyzed the morphology and characters, and prepared the paper for submission. The results of the analysis of the deposit samples of the newly selected hot spring sites in China are shown in the table below. The presence of ferritic bacteria and iron-reducing bacteria is also shown in the table below. A new strain SRK01 containing iron was isolated successfully and its characteristics were analyzed. SRK01 strain MIZ14 strain has the same type of known iron reduction gene, and the new iron reduction gene exists. In line with the new regulations on the analysis of test materials in hot springs, the existence of ferruginous and ferruginous bacteria has been demonstrated. The above mentioned information is necessary for the investigation and verification.

项目成果

ロングリードメタゲノミクスによる未培養性温泉微生物の完全ゲノム再構築

利用长读宏基因组学对未培养的温泉微生物进行完整基因组重建

• 发表时间: 2021
• 作者: 加藤真悟;増田幸子;柴田ありさ;白須賢;大熊盛也
• 通讯作者: 大熊盛也

Sideroxyarcus emersonii gen. nov. sp. nov., a neutrophilic, microaerobic iron- and thiosulfate-oxidizing bacterium isolated from iron-rich wetland sediment

Sideroxyarcus emersonii gen.

• DOI: 10.1099/ijsem.0.005347
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
• 影响因子: 2.8
• 作者: Kato Shingo;Itoh Takashi;Iino Takao;Ohkuma Moriya
• 通讯作者: Ohkuma Moriya

Oxidation and reduction of iron by a single Rhodoferax isolate at circumneutral pH

单一红铁菌分离物在中性 pH 条件下对铁的氧化和还原

• 发表时间: 2021
• 作者: Shingo Kato;Takashi Itoh;and Moriya Ohkuma
• 通讯作者: and Moriya Ohkuma

Isolation and characterization of a thermophilic sulfur- and iron-reducing thaumarchaeote from a terrestrial acidic hot spring

• DOI: 10.1038/s41396-019-0447-3
• 发表时间: 2019-10-01
• 期刊: ISME JOURNAL
• 影响因子: 11
• 作者: Kato, Shingo;Itoh, Takashi;Ohkuma, Moriya
• 通讯作者: Ohkuma, Moriya

Modern precipitation of hydrogenetic ferromanganese minerals during on-site 15-year exposure tests

现场 15 年暴露试验期间氢化铁锰矿物的现代沉淀

• DOI: 10.1038/s41598-020-60200-5
• 发表时间: 2020
• 期刊: Scientific Reports
• 影响因子: 4.6
• 作者: Usui A.;Hino H.;Suzushima D.;Tomioka N.;Suzuki Y.;Sunamura M.;Kato S.;Kashiwabara T.;Kikuchi S.;Uramoto G.-I.;Suzuki K.;Yamaoka K.
• 通讯作者: Yamaoka K.