地下圏における炭素循環：微生物によるリグニン様物質からのメタン生成プロセスの解明

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嫌気環境における炭素循環の最終生成物であるメタンは、微生物群集が協調し、有機物が多段階で分解することで生成される。中でも地下圏においては、地質学的時間の中で、リグニンやフミン酸といった難分解性有機物が、炭素源・エネルギー源となると推定される。この微生物代謝が介する一連のメタン生成反応は、地球の炭素循環はもとより、メタンハイドレートや天然ガス鉱床形成においても重要な役割を果たすと考えられているが、その反応が地下深部で起こること、地下圏には未知の微生物系統群が多く存在することから、理解が未熟である。そこで本研究では、地下圏に普遍的にみられる難分解性有機物からのメタン生成プロセスの解明を目指す。本年度は、地表の天然ガス田湧出地下水中および分離槽に形成されるバイオフィルムの微生物群を対象としたDNAシーケンスデータを用いたメタゲノム解析を行い、５つのガス田に生息する地下圏微生物のMetagenome-assembled genomeを作成した。その結果、何個かの天然ガス田では、その湧出地下水中にメタン生成微生物が見られた。地上湧出後に形成される分離槽のバイオフィルムには、メタン菌はメタン生成遺伝子が見られるものもあったが、嫌気的メタン酸化古細菌（ANME菌）が見られるサンプルもあった。空気層と接する部分に形成されるバイオフィルムには、好気的なメタン酸化微生物が見られた。また、地下圏におけるリグニン由来の難分解性有機物分解微生物の候補であるBathyarchaeotaを多く含む集積系に関しては、さらなる集積と分離培養のプロセスを進めた。具体的には、シリンガ酸、バニリン酸を唯一の炭素源として、異なる電子受容体での培養を行った。シリンガ酸とバニリン酸の分解挙動を追いつつ、Bathyarchaeotaが多く存在する培養系のDNAseqとRNAseqを行った。