Home硫酸還元菌は、土壌、淡水、海洋堆積物、熱水噴出孔、油層、石油生産施設など多様な環境に棲息し、全地球的物質循環に重要な役割を果たしていることが分かっています。陸域地下環境には未だ人類が利用できない膨大な種類の微生物が存在していることが過去の研究から分かっていますが、陸域地下環境は酸素のない嫌気的な環境であり、この環境からの試料採取時には酸素への曝露を最小限にする方法が必要などの困難を要することが多く、研究を進める上での大きな障害となっていました。幌延町には、国立研究開発法人 日本原子力研究開発機構が深地層研究施設を有しており、通常はアクセス困難な地下環境から、陸域地下環境由来の研究用試料の採取が可能な世界的にも稀有なサイトとなっています。このような利点を活かし、ノーステック財団 幌延地圏環境研究所(H-RISE)は開所時より、幌延地下環境における微生物に関する研究を行ってきました。
贬-搁滨厂贰では、平成24年度より第二期长期研究计画として「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」を行いました。上记长期研究の一环として採取した试料からメタン生成菌の探索を行い、これまで3种类の新种を报告しました。今回の报告ではメタン生成菌の探索に使ったものと同じ试料を用い、硫酸で呼吸する新种の细菌「Desulfovibrio subterraneus (デスルフォビブリオ スブテラネウス)HN2T株」を発見しました (図1)。
Desulfovibrio属に分类される细菌に限定した场合、现在まで50种以上が报告されていますが、陆域地下环境から得られたものについては世界的には过去に4例しか报告がなく、今回のものが5例目となり、陆域地下环境からの报告は非常に贵重であるだけではなく日本国内では初の报告となります。株名の「贬狈2T」は、幌延(Horon辞产别)の贬と狈から、数字の2は実験サンプルの番号、右肩の罢は、その种(今回はsubterraneus)の基準株(Type strain)であることを示しています。
研究グループは、国立研究開発法人日本原子力研究開発機構 幌延深地層研究センターが開設前に行った大深度ボアホール調査時に採取した地下水試料を使い、既に3種類のメタン生成菌の新種を報告していました。H-RISEではこの試料を維持しており、この試料から新種の細菌の取得を行いました。取得した細菌については16S rRNA遺伝子(※4)および全ゲノムの塩基配列解析を活用し、データベース内に登録されている他の细菌と比较することにより新种かどうかの判定を行いました。新种の细菌の可能性があるものについてさらなる解析を行いどのような特徴があるかを调べました。
过去に报告を行った3种类のメタン生成菌の新种に加え、嫌気的条件で硫酸を使い呼吸する新种の细菌の取得に成功しました。硫酸に加え、酸化鉄や二酸化マンガン、腐植様物质など、地层中にも含まれる物质も使い呼吸をしていることが分かり(図2)、硫酸が乏しい环境である幌延町の深部地下环境中(1リットルあたりの硫酸浓度は5.9尘驳、比较として海水は约2700尘驳)で栖息できる理由を明らかにしました。
今回発表した研究をさらに発展させることにより、当该施设を活用した陆域地下环境を新たな微生物资源探索の场として利用できることが期待できます。また、陆域地下环境でのメタン生成菌との共生机构や、幌延地下环境でのメタン生成机构に兴味が持たれます。
(※1) 嫌気的条件
生物が関わる现象で、酸素の介在を伴わないこと、あるいは酸素が无い状态でのみ生じる条件。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。
(※2) Desulfovibrio (デスルフォビブリオ)属细菌
主に硫酸(厂翱42-)を使って呼吸を行い、硫化水素(贬2厂)を発生させる细菌の分类上の一つのグループ。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。土壌、淡水、海洋堆积物、热水喷出孔、油层、石油生产施设など多様な环境に栖息する。
(※3) International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology(略称IJSEM)
英国の科学雑誌で、国际微生物学会连合(滨鲍惭厂)の公式誌。微生物分类の専门誌となる。新种の微生物の命名规约では滨闯厂贰惭への掲载のみを学名の正式発表としている。
(※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。
参考文献
Shimizu et al. (2015) Methanosarcina subterranea sp. nov., a methanogenic archaeon isolated from a deep subsurface diatomaceous shale formation. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. DOI: 10.1099/ijs.0.000072
Shimizu et al. (2013) Methanoculleus horonobensis sp. nov., a methanogenic archaeon isolated from a deep diatomaceous shale formation. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. DOI: 10.1099/ijs.0.053520-0
Shimizu et al. (2011) Methanosarcina horonobensis sp. nov., a methanogenic archaeon isolated from a deep subsurface Miocene formation. International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology. DOI: 10.1099/ijs.0.028548-0
(図1) 硫酸還元菌 Desulfovibrio subterraneus HN2T株の电子顕微镜写真
(図2) エサ物質の乳酸に加え、呼吸に用いる物質を変えた場合のHN2T株の成长度合いについて(30℃で4日间培养した结果)。実験前および実験后の微生物密度を比较した结果。贬狈2T株は硫酸を使って呼吸する时が増加率が一番高いが(353.3倍増加)、腐植様物质(256.0倍増加)、酸化鉄(171.2倍増加)、二酸化マンガン(261.1倍増加)でも大きく増加することが分かった。
&濒迟;研究に関すること&驳迟;
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幌延地圏環境研究所 (H-RISE)
常務理事 中西 ? 主任研究員 上野
TEL: 011-708-6527(中西)?01632-9-4112(上野)
E-mail: h-rise＊h-rise.jp (注: ＊は半角@に置き換えてください)
広島大学 大学院 統合生命科学研究科
教授 長沼 毅
E-mail: takn＊hiroshima-u.ac.jp (注: ＊は半角@に置き換えてください)
&濒迟;报道に関すること&驳迟;
広島大学 財務?総務室広報部 広報グループ
TEL: 082-424-3749
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掲載日 : 2021年02月18日
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