メタン排出削減を目的とした植物圏共生C1微生物のC1代謝機構の解明と利用

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本研究は、植物圏から排出されるメタンを二酸化炭素として植物に供給し、植物の光合成によって再固定化することを目指し、自然環境で効率的にメタンを消費する植物に共生するC1微生物の群集構造を明らかにした。自然環境から、特にメタン産生が活発な滞水環境から陸生植物や水生植物についてメタン消費活性を調べた結果、ホテイアオイ、オオカダナモやマツモといった、いわいる水草が高いメタン酸化活性を有することを明らかにした。7種の水草から、メタノトロフの膜結合型メタンモノオキシゲナーゼαサブユニットをコードする遺伝子(pmoA)を標的とした定量PCRおよびクローンライブラリー解析の結果、pmoAコピー数は、0.47-3.7×10^7 copies・g-dry^<-1>であり、圧倒的にMethylococcus、Methylobacter、Methylosomaといったtype-Iメタノトロフが優占していることが明らかになった。さらに、各水草から検出されたpmoAクローンがおよそ類似することから、水草上には、各水草に固有の微生物群集が形成されるというよりは、ある程度類似した微生物群集構造を形成することが示された。また、本クローンライブラリーの結果をもとに、水草上のメタン資化性細菌の多様性指数をSimpson指数により求めた結果、水草上に形成されるメタン資化性細菌は非常に多様性が高いことが明らかになった。これら水生植物の表面バイオフィルムを洗浄した試料において、メタン消費速度が著しく低下したことを確認したとともに、そぎ取ったバイオフィルムからメタノトロフを蛍光in sitハイブリダイゼーションにより検出した。これより、メタノトロフを含むバイオフィルムの形成が水生植物-メタン資化性細菌共生系の構築に重要であることが示唆された。