海底性細菌のヨウ素酸還元活性
Reduction of iodate by marine bacteria

奈良工業高等専門学校
物質化学工学科3年
西岡 心
2016.3.29 平成27年度 サイエンスメンター制度 報告会

ヨウ素・・・海水に含有する微量元素 (約0.45 μM)
Surface of Ocean
IO3 → ヨウ素酸イオン(IO3-), ヨウ化物イオン(I-)

IIO3 ○ 海中での化学形態

IO3 IO3 I

IO3 ○ 熱力学的考察[IO3-][I-]= 3.2 ×1013

pH 8.1pE 12.51)D. C. Whitehead (1984).

ヨウ素酸イオン(IO3-)の存在が海水中で安定海洋環境におけるヨウ素の化学種別分布
Concentration of Iodine (μM)(A)

00.20.40.6(B) Concentration of Iodine (μM)
001000.40.6100200

Depth of Ocean (m)Depth of Ocean (m)

0.2

0300
400500600
700

IodideIodate200300400
500600800

IodideIodate

700

北太平洋

日本海溝

生物によるヨウ素酸還元反応？
H+IO3 +5e →I-2) Nakayama et al. (1989)

生物による海中ヨウ素酸イオンの還元
Surface of Ocean

硫酸還元細菌,硝酸還元細菌によるヨウ素酸還元反応

IO3 

化学構造の類似

I
IO3 

IO3 

IO3 

各種還元酵素によるヨウ素酸還元
しかしI

ヨウ素酸イオンは極微量

IO3 (硝酸,硫酸の100,10000分の1)❓
Bacteria

ヨウ素酸還元を行っているかという点では,疑問
海洋環境からヨウ素酸還元細菌を単離し,その生理,生態を解明→ 実用性を検討

堆積物のコアサンプル

Site 05
Site 04
Site 02

Site 01

Site 03

航海図 (千葉県館山湾)
海洋研究開発機構(JAMSTEC)

Site 01 Site 02 Site 04

Site 05

NT14-04 (千葉県館山湾) 研究航海

採取した堆積物サンプル

1. 培地基質の検討
ヨウ素酸還元細菌を培養するための基質(エサ)選び

生物の基礎代謝反応であるTCAサイクルに注目

Pyruvate
Acetyl-CoAGly, Ala
AcetateTCA Cycle→ピルビン酸や乳酸,アミノ酸

2. 堆積物のヨウ素酸イオン還元活性
採取した海底堆積物を対象にヨウ素酸還元活性を測定

500 μM
ヨウ素酸カリウム

コアサンプル
先端を切断した3 ml滅菌シリンジを用いて堆積物を3 cm3 採取

集積培養
培地組成: 海水組成を再現
嫌気的(気層：N2 100 %)培養温度 10 ℃
液体培地, pH:7

3. ヨウ素酸還元細菌の単離限界希釈法によるヨウ素酸還元細菌の純化
1 ml
1 ml

集積培養物

108 cells/ml

9 ml

107 106 105 104 103 102 101 1cells/ml

千葉県館山湾の海底堆積物を対象にヨウ素酸還元活性を測定

Site 05
Site 04
Site 02

Site 01

Site 03

Concentration of Iodate (μM)

700600500cont
Site 1400

Site 2300

Site 3200

Site 4100

Site 50051015202530

Days of Incubation (Days)

航海図 (千葉県館山湾)

軌跡が類似

Fig.1 千葉県館山湾 海底堆積物のヨウ素酸還元活性

Site01~04においてヨウ素酸還元細菌が一様に分布陸域の関与？

抗生物質による活性阻害抗生物質によって活性が阻害→バクテリアの関与

Graphic Lithology
Site 01
Site1-F

Site1-D

Site 02Site2-F

Site2-D

コアサンプル表層: Site1F,Site2F

コアサンプル深部: Site1D,Site2D

Site 01,Site02の深部,浅部堆積物を対象に,抗生物質を用いたヨウ素酸還元反応の阻害実験を行ったTable 1 抗生物質によるヨウ素酸還元活性の阻害
Enrichment Culture
Control MC1 F MC2 F MC1 D MC2 D
Control×○○○○Kanamycin×××××
Chloramphenicol×××××
Streptomycin×××××
Antibiotics

加熱と抗生物質の添加でヨウ素酸還元活性は顕著に阻害
バクテリア(細菌)の関与還元活性を有した培養物からヨウ素酸還元細菌を単離する

Site01-10-6の希釈系列において顕著なヨウ素酸還元反応を確認

Concentration of Iodate(μM)

600500-2-2
1F2210-3
1F2310-41F2410-51F2510-6101F26400300
y = -5.28x + 563.36

200100control00204060

Days of Incubation (Days)

Fig.3 Site1-Fを対象とした,限界希釈培養によるヨウ素酸還元細菌の純化

◆ 結論
1. ヨウ素酸還元細菌の分布
・千葉県館山湾広範囲の堆積物においてヨウ素酸還元活性を確認

・特にSite01～04の堆積物には一定量のヨウ素酸還元細菌が存在
・河川域の影響2. ヨウ素酸還元細菌の単離・限界希釈培養10-6系列においてヨウ素酸還元活性を確認◆今後の展望1.ヨウ素酸還元細菌の単離・ Site01から得られた限界希釈培養物を対象に再度限界希釈培養を実施
・陸域サンプルとの比較→ヨウ素酸還元活性に対する陸域の寄与
2.微生物の生態・生理の解明
・ 単離株に対して種々の微生物学実験を実施→微生物学的特徴を解明

・ 16S-rRNA遺伝子解析→微生物の系統,近縁種の特定◆謝辞
メンターの先生
国立研究開発研究法人 海洋研究開発機構 高井研 先生
海底堆積物サンプル
国立研究開発研究法人 海洋研究開発機構 広報課
公益財団法人 日本科学協会
サイエンスメンター制度 関係者様◆引用文献1) “The distribution and transformations of iodine in the environment.”,
Whitehead, D. C., Environ. Int.,10,321–339,(1984)
2) “Automatic Determination of iodine species in natural waters by a new flow-troughelectrode system”, Nakayama et al., Anal. Chem.57,1157-1160(1985)
3) “Microbiol Rwduction Of Iodate”Terry B. Councell et al., Water, Air and Soil Pollution,
100, 99-106, (1990)

4) “Dissimilatory Iodate Reduction by Marine Pseudomonas sp. Strain SCT ”,
S. Amachi et al.,Appl. Environ. Microbiol., 73, 5725, (2007).