Nanogeomicrobiology

纳米地球微生物学

• 批准号: 19H03310
• 负责人: 加藤 真悟
• 金额: $ 10.9万
• 依托单位: Institute of Physical and Chemical Research
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2019
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2019-04-01 至 2024-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/en/grant/KAKENHI-PROJECT-19H03310/
• 关键词: 鉄酸化菌; 鉄バクテリア; 生物地球化学循環; バイオミネラル; メタゲノム; 鉄還元菌; 分離培養; ナノ鉱物; 鉄酸化微生物; 鉄還元微生物; バイオミネラリゼーション; 微生物ダークマター; 微生物

本研究では、「多種多様な未培養微生物が酸化鉄ナノ鉱物の生成・溶解を駆動し、地球表層環境における様々な元素の挙動・循環を支配している」という作業仮説の検証を通じて、それらの未培養微生物を分離培養により同定し、地球表層環境における「酸化鉄ナノ鉱物の生成・溶解プロセスの実態」と「微生物-酸化鉄ナノ鉱物-多元素の相互作用」を解明することを目的とした。本研究によって得られる成果は、自然界の元素循環に対する新たな視点を提示するものであり、さらには資源枯渇や環境汚染問題解決へ向けた応用バイオ技術の飛躍的な発展に貢献する可能性を秘めている。 2022年度は、本計画で得た中性pH付近で単独で鉄酸化および鉄還元によって増殖できる’Rhodoferax lithotrophicus’ MIZ03株について、詳細な性状実験を行い、新種記載論文として投稿準備中である。また、本計画で分離培養した酸化鉄ナノ鉱物を還元する分離株 MIZ13株およびMIZ14株について、全ゲノム決定および系統解析、さらには形態・性状解析を実施し、新種記載論文として投稿準備中である。新たなモデル地として選定した国内温泉地の堆積物試料を対象としたPacBioロングリードメタゲノム解析の成果をまとめ、新規の鉄酸化菌および鉄還元菌の存在を示唆し、同成果は誌上発表した（オープンアクセス）。さらに新たに鉄含有温泉地より、鉄還元菌SRK01株を分離することに成功し、同株の性状・ゲノム解析を進めた。SRK01株はMIZ14株同様に既知の鉄還元遺伝子を保有しておらず、新規の鉄還元メカニズムの存在が示唆された。同温泉地の試料のメタゲノム解析も進め、種レベル以上で新規の鉄酸化・鉄還元菌の存在を示唆した。以上、上記の仮説検証に必要な知見を着実に積み重ねている。

这项研究旨在通过验证表面环境中各种元素的行为和循环来确定未培养的微生物，并控制了表面环境中各个元素的行为和循环，即“工作假设”，即“多种未培养的微生物，都可以使各种氧化物纳米菌的形成和循环的形态和循环的形态和循环构成，从而使铁纳米纳米层和循环的形式构成，从而逐渐融合了铁纳米构造的元素和循环。和氧化铁纳米脂蛋白的溶解过程”和“微生物 - 铁氧化物纳米氧化物 - 元素元素之间的相互作用”。从这项研究获得的结果介绍了关于自然元素循环的新观点，并有可能为解决资源消耗和环境污染的问题做出巨大发展。在2022财年中，将在该项目中获得的近乎中性的pH下对“杜鹃花植物营养菌” Miz03菌株进行详细的特性实验，该菌株可以通过铁氧化和还原型菌株生长，目前正准备在新物种上提交一份纸张。此外，已经对MIZ13和MIZ14的分离株进行了整个基因组测定和系统发育分析，这些分离株减少了在该项目中分离和培养的氧化铁纳米金，并进行了形态和表征，目前正在准备提交描述新物种的论文。 PACBIO对来自家庭温泉区域的沉积物样品的长阅读宏基因组分析的结果，这表明存在新的铁氧化细菌和减少铁细菌的存在，并将结果发布在杂志上（开放访问）。此外，我们成功地从新的含铁温泉度假胜地中分离了还原铁细菌SRK01，并进行了菌株的特性和基因组分析。像MIZ14菌株一样，SRK01菌株也不携带已知的还原基因，这表明存在一种新型的还原铁机制。还进行了对同一温泉区域样品的元素分析，这表明在物种水平或更高的物种水平上存在新型的铁氧化和还原细菌。上述假设验证所必需的上述发现正在稳步积累。

项目成果

Sideroxyarcus emersonii gen. nov. sp. nov., a neutrophilic, microaerobic iron- and thiosulfate-oxidizing bacterium isolated from iron-rich wetland sediment

Sideroxyarcus emersonii gen.

• DOI: 10.1099/ijsem.0.005347
• 发表时间: 2022
• 期刊: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
• 影响因子: 2.8
• 作者: Kato Shingo;Itoh Takashi;Iino Takao;Ohkuma Moriya
• 通讯作者: Ohkuma Moriya

ロングリードメタゲノミクスによる未培養性温泉微生物の完全ゲノム再構築

利用长读宏基因组学对未培养的温泉微生物进行完整基因组重建

• 发表时间: 2021
• 作者: 加藤真悟;増田幸子;柴田ありさ;白須賢;大熊盛也
• 通讯作者: 大熊盛也

Oxidation and reduction of iron by a single Rhodoferax isolate at circumneutral pH

单一红铁菌分离物在中性 pH 条件下对铁的氧化和还原

• 发表时间: 2021
• 作者: Shingo Kato;Takashi Itoh;and Moriya Ohkuma
• 通讯作者: and Moriya Ohkuma

Isolation and characterization of a thermophilic sulfur- and iron-reducing thaumarchaeote from a terrestrial acidic hot spring

• DOI: 10.1038/s41396-019-0447-3
• 发表时间: 2019-10-01
• 期刊: ISME JOURNAL
• 影响因子: 11
• 作者: Kato, Shingo;Itoh, Takashi;Ohkuma, Moriya
• 通讯作者: Ohkuma, Moriya

Conexivisphaera calida gen. nov., sp. nov., a thermophilic sulfur- and iron-reducing archaeon, and proposal of Conexivisphaeraceae fam. nov., Conexivisphaerales ord. nov., and Conexivisphaeria class. nov. in the phylum Thaumarchaeota

Conexivisphaera calida gen.

• DOI: 10.1099/ijsem.0.004595
• 发表时间: 2021
• 期刊: International Journal of Systematic and Evolutionary Microbiology
• 影响因子: 2.8
• 作者: Kato Shingo;Ohnishi Masafumi;Nagamori Mai;Yuki Masahiro;Takashina Tomonori;Ohkuma Moriya;Itoh Takashi
• 通讯作者: Itoh Takashi