海底熱水、冷湧水域における地下微生物圏の群集構造と代謝機能の解明

阐明海底热液和冷泉水中地下微生物圈的群落结构和代谢功能

• 批准号: 08J10764
• 负责人: 柳川 勝紀
• 金额: $ 0.77万
• 依托单位: The University of Tokyo
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• 财政年份: 2008
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2008 至 2009
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10764/
• 关键词: 嫌気的メタン酸化; ANME; 熱水性堆積物; 二酸化炭素; 酸性; mcrA

海底下から供給されるメタンの8割以上は、嫌気的な堆積物中で微生物により消費されることが知られている。この反応は、嫌気的メタン酸化と呼ばれ、古細菌(ANME)によるメタン酸化反応と硫酸還元菌による硫酸還元反応が共役した複合的な反応であり、地球上の炭素循環に大きな影響を与えている。ANMEは単離培養されておらず、生理学的性質や特徴を明らかにすることは必須であることから、本研究では、沖縄トラフ第四与那国海丘の熱水性堆積物を対象に、ANMEの活性や分布の測定を通じた生理生態学的研究を行った。本海域では、熱水に由来する高濃度のCO_2により、pH4付近まで低下した酸性環境が堆積物中に形成されている。この特異的環境で、活性を有する微生物を特定するため、堆積物試料からRNA分子を抽出し分子系統学的解析を行ったところ、ANMEと硫酸還元菌の存在が示された。同時に、古細菌と硫酸還元菌からなる微生物共生体を顕微鏡観察で確認することができた。嫌気的メタン酸化活性測定の結果もこれらの事実と合致し、pH4以下の酸性条件下でも嫌気的メタン酸化活性が検出された。こうしたことから、酸性環境に適応したANMEと硫酸還元菌が存在し、これまでの知見よりもはるかに低いpHまで生息可能であることが強く示唆された。また、化学因子との対比から、硫酸塩の顕著な減少に伴う熱力学的制約がANMEの分布と活性を強く規制する要因であることも推測された。

Under the sea floor, there are more than 8 kinds of microorganisms in the accumulation of pollutants. The reaction of this kind of bacteria, such as archaea (ANME), is a major influence on the carbon cycle on the earth. The physiological characteristics of ANME in culture and isolation were studied. The fourth part of this study was related to the study on the physiological ecology of ANME in hydrothermal deposits in China. The hot water in this sea area is formed from high concentration of CO_2, low pH4 and acidic deposit. The presence of specific microorganisms in specific environments and activities, RNA molecules extracted from accumulated samples, molecular phylogenetic analysis, ANME and sulfate reducing bacteria was demonstrated. At the same time, archaea and sulfate reducing bacteria were identified by microscopic examination. The results of the determination of the acidifying activity of the organic solvent are as follows: The acidifying activity of the organic solvent is detected under acidic conditions below pH4. The acid environment is suitable for the existence of ANME and the existence of SO4-reducing bacteria. The acid environment is suitable for the existence of ANME and the existence of SO4-reducing bacteria is suitable for the existence of SO4-reducing bacteria. The distribution and activity of ANME are strongly regulated by thermodynamic constraints associated with the reduction of chemical factors and sulfuric acid.

项目成果

First Cultivation and Ecological Investigation of a Bacterium Affiliated with the Candidate Phylum OP5 from Hot Springs

• DOI: 10.1128/aem.01351-08
• 发表时间: 2008-09
• 期刊: Applied and Environmental Microbiology
• 影响因子: 4.4
• 作者: K. Mori;M. Sunamura;K. Yanagawa;J. Ishibashi;Youko Miyoshi;Takao Iino;Ken-ichiro Suzuki;T. Urabe

Abundance of Zetaproteobacteria within crustal fluids in back-arc hydrothermal fields of the Southern Mariana Trough

• DOI: 10.1111/j.1462-2920.2009.02031.x
• 发表时间: 2009-12-01
• 期刊: ENVIRONMENTAL MICROBIOLOGY
• 影响因子: 5.1
• 作者: Kato, Shingo;Yanagawa, Katsunori;Yamagishi, Akihiko
• 通讯作者: Yamagishi, Akihiko

日本海直江津沖における嫌気的メタン酸化古細菌群の分布とメタンフラックスとの関係

日本海直江津近海厌氧甲烷氧化古菌分布及其与甲烷通量的关系

• 发表时间: 2008
• 作者: Mori;K.;Sunamura;M.;Yanagawa;K.;Ishibashi;J.;et al.;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀
• 通讯作者: 柳川勝紀

Relationship between distribution of anarobic methanotrophs and methane flux : Evidence from a hydrate field in the Japan Sea

厌氧甲烷氧化菌的分布与甲烷通量之间的关系：来自日本海水合物田的证据

• 发表时间: 2008
• 作者: Mori;K.;Sunamura;M.;Yanagawa;K.;Ishibashi;J.;et al.;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀
• 通讯作者: 柳川勝紀

Vertical and horizontal distribution of anaerobic methanotrophs in cold-seep sediments off Naoestu in Japan Sea

日本海直江口冷泉沉积物中厌氧甲烷氧化菌的垂直和水平分布

• 发表时间: 2008
• 作者: Mori;K.;Sunamura;M.;Yanagawa;K.;Ishibashi;J.;et al.;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀;柳川勝紀
• 通讯作者: 柳川勝紀