海底熱水、冷湧水域における地下微生物圏の群集構造と代謝機能の解明

阐明海底热液和冷泉水中地下微生物圈的群落结构和代谢功能

基本信息

批准号：
08J10764
负责人：
柳川勝紀
金额：
$ 0.77万
依托单位：
The University of Tokyo
依托单位国家：
日本
项目类别：
Grant-in-Aid for JSPS Fellows
财政年份：
2008
资助国家：
日本
起止时间：
2008 至 2009
项目状态：
已结题

来源：
https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-08J10764/
关键词：
嫌気的メタン酸化 ANME 熱水性堆積物二酸化炭素酸性 mcrA

项目摘要

海底下から供給されるメタンの8割以上は、嫌気的な堆積物中で微生物により消費されることが知られている。この反応は、嫌気的メタン酸化と呼ばれ、古細菌(ANME)によるメタン酸化反応と硫酸還元菌による硫酸還元反応が共役した複合的な反応であり、地球上の炭素循環に大きな影響を与えている。ANMEは単離培養されておらず、生理学的性質や特徴を明らかにすることは必須であることから、本研究では、沖縄トラフ第四与那国海丘の熱水性堆積物を対象に、ANMEの活性や分布の測定を通じた生理生態学的研究を行った。本海域では、熱水に由来する高濃度のCO_2により、pH4付近まで低下した酸性環境が堆積物中に形成されている。この特異的環境で、活性を有する微生物を特定するため、堆積物試料からRNA分子を抽出し分子系統学的解析を行ったところ、ANMEと硫酸還元菌の存在が示された。同時に、古細菌と硫酸還元菌からなる微生物共生体を顕微鏡観察で確認することができた。嫌気的メタン酸化活性測定の結果もこれらの事実と合致し、pH4以下の酸性条件下でも嫌気的メタン酸化活性が検出された。こうしたことから、酸性環境に適応したANMEと硫酸還元菌が存在し、これまでの知見よりもはるかに低いpHまで生息可能であることが強く示唆された。また、化学因子との対比から、硫酸塩の顕著な減少に伴う熱力学的制約がANMEの分布と活性を強く規制する要因であることも推測された。

据了解，海底下方供应的甲烷80%以上被厌氧沉积物中的微生物消耗。该反应被称为厌氧甲烷氧化，是古细菌的甲烷氧化（ANME）和硫酸盐还原菌的硫酸盐还原耦合的复杂反应，对全球碳循环产生重大影响。由于ANME尚未被分离和培养，因此有必要阐明其生理特性和特征，因此本研究重点关注冲绳海槽第四部分的与那国山的热液沉积物，通过活性测量进行生理和生态研究。和分配。在该海域，来自热液的高浓度CO_2在沉积物中形成酸性环境，pH值降至4左右。为了识别在这种特定环境中活跃的微生物，从沉积物样品中提取了 RNA 分子，分子系统发育分析揭示了 ANME 和硫酸盐还原菌的存在。同时，通过显微镜观察证实了由古细菌和硫酸盐还原菌组成的微生物共生体。厌氧甲烷氧化活性的测定结果也与这些事实相符，即使在pH 4以下的酸性条件下也检测出厌氧甲烷氧化活性。这些发现强烈表明，ANME 和硫酸盐还原菌的存在能够适应酸性环境，并且可以在比之前已知的 pH 值低得多的情况下生存。此外，与化学因素相比，推测与硫酸盐显着减少相关的热力学约束是强烈调节ANME的分布和活性的因素。