平成28年1月8日
ノーステック财団
国立大学法人広岛大学
地中の未利用资源―腐植物质―を有効化する微生物を世界で初めて捕获
(微生物による地层内メタン生成の机构を解明)
现在まで、难分解性の有机物である腐植物质は、酸素を利用する好気性の微生物により分解されると考えられており、その反対の条件である嫌気性の微生物が腐植物质を分解することは困难であると考えられてきました。
しかし、本研究では、酸素が行き届かない地下环境において腐植物质を分解する微生物を、世界で初めて捕获しました。今回の成果において、微生物により地下环境にある未利用有机物を分解できる可能性があることを明らかにしたことで、地下に存在する有机物资源から、工业的に有用な物质を生产する技术开発への贡献が期待されます。
研究论文名: Anaerobic decomposition of humic substances by Clostridium from the deep subsurface (地下環境由来のクロストリジウム属細菌による嫌気条件下での腐植物質分解)
着者: 上野 晃生1、清水 了1、玉村 修司1、奥山 英登志2、長沼 毅3、金子 勝比古1 (1幌延地圏環境研究所、2北海道大院?環境科学院、3広島大院?生物圏科学研究科)
公表雑誌 : Scientific Reports (自然科学および臨床科学一般を扱うNature groupのオンライン雑誌)
公表日 : 英国時間(GMT) 2016年1月8日(金) 午前１０時 (オンライン公開)
(日本時間 2016年1月8日(金) 午後７時)
堆积物?堆积岩に代表される地下环境は、酸素がない嫌気的な环境と考えられています。そこには酸素による风化の影响を受けない大量の有机物が未利用の状态で残されています。これらの有机物は、石炭をはじめ、一般的に分子の形が大きく构造が复雑であり、微生物による分解が非常に困难であると考えられてきました。
幌延地圏环境研究所(贬-搁滨厂贰)では、平成24年度より长期研究ビジョンとして「褐炭层や珪质岩层等に含まれる未利用有机物を微生物の作用によりバイオメタンに変换する方法の开発」を行っております。贬-搁滨厂贰の先行研究で、地下环境に栖息する古细菌という微生物が、小さな构造の饵物质を使い、天然ガスの一成分であるメタンを作ることを明らかにしました(参考図参照)。しかしながら、その饵物质がどのようにできているかは长年不明でした。
本研究では、メタンを作る古细菌の饵物质候补として、地下世界の殆どを占める嫌気的な环境に存在する腐植物质の微生物分解に着目しました。嫌気的な环境でこの物质を分解できる微生物が発见できれば、地下环境でのメタン生成机构を理解できるだけではなく、地下の未利用有机物と微生物を用いたメタン生成プラントの製造や、工业的に有用な物质生产が可能であると考えています。
研究者グループは、これまでの地下微生物研究で取得した様々な嫌気性微生物を用い、嫌気条件で腐植物質を分解する微生物の選抜を行いました。微生物の同定は16S rRNA遺伝子*4の塩基配列解析によって、腐植物質分解の効果は機器分析によって確認しました。腐植物質は、試薬として販売されているものに加え、本研究所が研究フィールドとしている道北地域の地下環境より採取した珪藻岩から調製したものも用いました。
地下环境に由来する试料から、嫌気条件で腐植物质を分解する微生物の取得に成功しました。他の先行研究では、嫌気条件で腐植物质を分解する微生物の存在は推定されていましたが、実际に微生物を単离し、実験的に确认を行ったのは本研究が初めてとなります。
今回の発表により、今まで使われていなかった地下环境中の有机物(石炭や土壌中の有机物など)を、地上に运ぶ手间をかけずに原位置で微生物分解させ、他の有用物质に変换可能な技术を作ることができると考えています。今回発表した研究をさらに発展させることにより、将来的には资源に乏しい日本において、地下环境有机物を新たな资源として利用することが期待できます。
●ノーステック财団 ：(公財)北海道科学技術総合振興センター
担当者名：常務理事 中西 猛雄
电话：011-708-6527
ＦＡＸ：011-708-6529
部署名：(公財)北海道科学技術総合振興センター 幌延地圏環境研究所
担当者名：研究員 上野 晃生
电话：01632-9-4112
ＦＡＸ：01632-9-4113
贰-尘补颈濒：丑-谤颈蝉别＊丑-谤颈蝉别.箩辫(注：＊は半角＠に置き换えてください)
●広岛大学
部署名：広岛大学大学院生物圏科学研究科
担当者名：教授 長沼 毅
贰-尘补颈濒：迟补办苍＊丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫(注：＊は半角＠に置き换えてください)
部署名：広岛大学学术?社会产学连携室広报グループ
担当者名：三戸 里美
电话：082-424-3701
ＦＡＸ：082-424-6040
贰-尘补颈濒：办辞丑辞＊辞蹿蹿颈肠别.丑颈谤辞蝉丑颈尘补-耻.补肠.箩辫(注：＊は半角＠に置き换えてください)
*1 腐植物質 :
ほぼあらゆる环境の土壌や天然水に含まれる「天然有机物」の1つ。地殻内の巨大な‘炭素贮蔵库’である（地殻内炭素の约10％；残りの大部分は石灰岩として存在）。大量に存在するが难分解性で生物的にはほとんど利用されていない。朽ちた木や动植物の遗骸等が风化等で分解された后、长期间の様々な化学反応を経て形成されると考えられている。この意味で‘生物と化石の间’といえる非生体有机物（有机分子）である。分子としてはとても大きくて复雑かつ多种多様なので、ひとつの纯粋な分子として扱うことができない。身近な例として石炭にも含まれている。
*2 Clostridium sp.（Clostridium属細菌）
土壌内部や生物の肠内などの酸素浓度が低い环境に栖息する偏性(絶対)嫌気性细菌の一种。有名な嫌気性细菌の一种。酸素存在下(好気的条件)では生育できないという特徴がある。
*3嫌気的条件 :
生物が関わる现象のうち、酸素が无い条件で生命现象を行う条件。逆に、酸素を使って生命现象を行う条件を「好気的条件」という。
*4 16S rRNA遺伝子
微生物の同定の际に用いられる遗伝子。この遗伝子の塩基配列を特殊な装置で読み、その结果を既存のデータベースと比较することにより、どのような微生物であるかを推定することが可能である。
(上段) 幌延地圏環境研究所の先行研究で明らかにした部分。
(下段) Clostridium sp. HSAI-1株による腐植物質分解の概念図。
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