探海底熱水孔環境における一次生産活動:物質循環系の解明と地球環境修への展開

水下热液喷口环境中的初级生产活动：物质循环系统的阐明和全球环境改造的发展

• 批准号: 18880043
• 负责人: 中川 聡
• 金额: $ 1.75万
• 依托单位: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Young Scientists (Start-up)
• 财政年份: 2006
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2006 至 2007
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-18880043/
• 关键词: 熱水孔環境; 化学合成独立栄養細菌; 応用微生物; epsilon-Proteobacteria; Aquificales; CO_2固定; 水素酸化; 硝酸還元

本研究は深海底熱水孔やその海底下をはじめとした、海洋底の極限環境に生息する微生物資源の獲得・生理生態学的研究・応用開発を月的とするものである。2007年度は、深海底熱水孔環境に棲息する化学合成独立栄養細菌(主にε-およびγ-Proteobacteria)に注目し、それらの関わる炭素固定活動および窒素循環の現場定量研究を進めてきた。これまでの研究では、主に全ゲノム解析や複数の研究調査航海を通じてε-Proteobacteriaのエネルギー獲得や炭素固定に関わる鍵遺伝子群を見いだし、その現場発現量を定量してきた。しかしながら代謝基質や代謝産物のフローは高圧条件下で測定することが困難であったため、各鍵遺伝子の発現量と相関する、現場の物質循環を速度論的に理解するには至っていなかった。そこで研究代表者を主席とする研究航海を中部沖縄トラフの探海底熱水活動域において2度実施し、RIと安定同位体ラベル基質を用いて探海底における現場トレーサー実験を行った。本解析により深海底熱水孔優占微生物の活動を、代謝鍵遺伝子の転写量、代謝鍵酵素活性、代謝基質や代謝産物のフローの3側面から定量し、深海底熱水孔環墳における一次生産活動およびそれに伴うCとNの物質循環を時空問的に理解することが初めて可能となった。以上の結果は、複数の学会や国際誌(Proc Natl Acad Sci USA等)、プレスリリース(新聞や一般向け科学雑誌等)等で報告している。

This study aims at exploring the sources of microbial resources and physiological ecology in the extreme environments of deep seabed hydrothermal vents and the ocean floor. In 2007, the quantitative study of chemosynthetic independent bacteria (mainly ε-and γ-Proteobacteria) inhabiting deep seabed hot water pore environment was carried out. This research is mainly based on the analysis of a number of research and investigation of navigation channels, the production of ε-Proteobacteria, the acquisition of carbon fixation, and the quantification of on-site findings. Metabolic substrates and metabolites are difficult to measure under high pressure conditions, and the correlation between the production of each bond and the velocity theory of the material cycle in situ is difficult to understand. The research representative is the chairman of the research and development team. The research and development team is responsible for the research and development of the submarine hot water active region. The research team is responsible for the research and development of the submarine hot water active region. This analysis is aimed at understanding the activity of microorganisms in deep seabed hot water pores, the content of metabolic key genes, the activity of metabolic key enzymes, the quantification of metabolic substrate metabolites, and the primary production activity in deep seabed hot water pores. The above results are reported in several international journals (Proc Natl Acad Sci USA, etc.), press releases (News, General Science, etc.), etc.

项目成果

Microbial ecology of mid-ocean ridges and back-arc basins. in Back-arc spreading systems - Geological, biological, chemical, and physical interactions.

大洋中脊和弧后盆地的微生物生态学。

• 发表时间: 2006
• 期刊: AGU Geophysical Monograph 166
• 作者: Takai;K.;S.Nakagawa;A.-L.Reysenbach;J.Hoek.
• 通讯作者: J.Hoek.

Deep-sea vent ε-proteobacterial genomes provide insights into emergence of pathogens

• DOI: 10.1073/pnas.0700687104
• 发表时间: 2007-07-17
• 期刊: PROCEEDINGS OF THE NATIONAL ACADEMY OF SCIENCES OF THE UNITED STATES OF AMERICA
• 影响因子: 11.1
• 作者: Nakagawa, Satoshi;Takaki, Yoshihiro;Horikoshi, Koki
• 通讯作者: Horikoshi, Koki

ゲノム解析から見えてきた熱水生態系の一次生産者とヒトに蔓延する病原性微生物の関係

通过基因组分析揭示热液生态系统初级生产者与人类普遍存在的病原微生物之间的关系

• 发表时间: 2007
• 作者: Takai;K.;S.Nakagawa;A.-L.Reysenbach;J.Hoek.;中川 聡;中川 聡
• 通讯作者: 中川 聡

深海底熱水活動域の熱水-海水混合域における微生物活動調査:NT07-11およびNTO7-13調査航海概要

深海热液活动区热液-海水混合区微生物活动调查：NT07-11和NTO7-13调查巡航概述

• 发表时间: 2008
• 作者: Takai;K.;S.Nakagawa;A.-L.Reysenbach;J.Hoek.;中川 聡
• 通讯作者: 中川 聡

伊平屋北熱水活動域における軽石質堆積物中の微生物群集

伊平屋北热液区浮石沉积物中的微生物群落

• 发表时间: 2007
• 作者: Takai;K.;S.Nakagawa;A.-L.Reysenbach;J.Hoek.;中川 聡;中川 聡;中川 聡
• 通讯作者: 中川 聡