無酸素環境下に棲息する未知微生物の生理生態機能の解明

阐明缺氧环境中未知微生物的生理和生态功能

基本信息

批准号：
18J20370
负责人：
坂本(渋谷) 幸子
金额：
$ 1.41万
依托单位：
University of Tsukuba
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2018
资助国家：
日本
起止时间：
2018-04-25 至 2021-03-31
项目状态：
已结题

项目摘要

深部地下油ガス田環境から得たメトキシ芳香族化合物(MAC)分解メタン生成集積培養系を対象に分離培養を行い、新規嫌気性細菌の純粋分離に成功した。分離株の系統学的・生理生化学的性質の検討を行った結果、本株はFirmicutes門Clostridia綱に属するが、系統学的にも生理生化学的にも他の郡類と異なる特性を有していたことから、新目Koleobacterales目を提唱した。また、本株はメタン生成菌と共生してMACを分解する新規共生細菌であることを明らかとした。ゲノム解析より分離株のMAC分解経路を検討したところ、MACからギ酸と水素を生成する経路が考えられ、実際にギ酸・水素資化性メタン生成菌との共生下でMAC分解及びメタン生成が確認された。また、エネルギー代謝を検討し、この反応におけるATP合成量を算出したところ、共生細菌の経路は既知のMAC分解経路（メタン生成菌経路及びホモ酢酸生成菌経路）よりも低いエネルギー量で反応が進むことが明らかとなった。これより、地下圏において実際にMAC分解反応でどれくらいのエネルギー量を獲得できるか評価する必要があると考え、熱力学的解析を行った結果、MAC濃度が低い条件 (<1 mM)では、メタン生成菌及びホモ酢酸生成菌は、MAC分解反応に必要なエネルギー量を獲得できず、共生細菌のみ反応が進むことが明らかとなった。地下圏では多様なMACが存在し得るがその濃度は低く維持されていると想定され、地下圏MAC分解メタン生成においては共生細菌がニッチを獲得している可能性が示唆された。

进行了从深地下油气场环境中获得的甲氧基芳族化合物（MAC）培养的甲烷造型积累培养系统，并成功地进行了新的厌氧细菌的纯粹分离。在检查了分离株的系统发育和生理生化特性之后，该菌株属于梭状芽胞杆菌，但就系统发育和生理生物化学而言，它与其他群体具有不同的特征，因此提出了新的koleobacterales。还揭示了这种菌株是一种新型的共生细菌，它与甲烷菌属共存并降解MAC。当我们从基因组分析中研究了分离株的MAC降解途径时，我们发现一种途径被认为是从MAC中产生甲酸和氢的途径，而MAC降解和甲烷的产生实际上在与甲酸和可氢辅助甲烷的共生中得到了证实。此外，当研究了能量代谢并计算出该反应中的ATP合成量时，据表明，共生细菌的途径在能量水平较低的能量水平下进行了，而不是已知的MAC降解途径（甲烷生成细菌和同乙酸生产途径）。从中，人们认为有必要通过地下区域的MAC分解反应实际上获得多少能量，并且由于热力学分析的结果，揭示了在MAC浓度低（<1 mm）的条件下，甲烷生成细菌和同型乙酸细菌无法反应的能量反应量，并且只能反应量的含量。尽管地下区域可能存在多种MAC，但假定它们的浓度保持较低，这表明共生细菌可能在地下MAC中生产MAC可促进甲烷的生产中获得了利基市场。