Microbial carbon cycling in oligotrophic regional aquifers near the Tono Uranium Mine, Japan as inferred from C and C values of phospholipid fatty acids and carbon sources

東濃ウラン鉱床周辺の貧栄養帯水層において微生物が関与する炭素循環; リン脂質脂肪酸及びその他炭素源の炭素同位体比(C及びC)を用いた推察

Mills, C.*; 天野 由記   ; Slater, G.*; Dias, R.*; 岩月 輝希  ; Mandernack, K.*

Mills, C.*; Amano, Yuki; Slater, G.*; Dias, R.*; Iwatsuki, Teruki; Mandernack, K.*

微生物は地下環境に普遍的に存在しているが、それらが炭素循環に果たす役割については未解明である。微生物細胞膜の脂質分析を行い、炭素の同位体を測定した。その結果、一般的な細菌のバイオマーカーに加えて、メタン酸化細菌(type II)のバイオマーカーが検出された。typeIIメタン酸化細菌の脂肪酸におけるCは、溶存無機炭素のCの値と非常に近い値であることが明らかとなった。この結果は、typeIIのメタン酸化細菌が、そのすべての炭素源を溶存無機炭素あるいは無機炭素から生成されたメタンとしていることを示唆している。一方で、typeII脂肪酸のC値は堆積岩地下水と花崗岩地下水で異なっていることから、それぞれの地下水でメタンの炭素同位体比は非常に近い値を示しているにもかかわらず、堆積岩と花崗岩地下水に生息する微生物は異なる炭素同化作用構造を有していることが示唆された。脂肪酸のC測定結果から、多くの従属栄養性微生物は古い時代に堆積したリグナイト由来の有機物を利用していることが示唆された。

The natural abundance delta C and C values of microbial membrane phospholipid fatty acids (PLFAs) were measured and used to assess the carbon sources of bacteria in sedimentary and granitic groundwaters sampled from three boreholes in the vicinity of the Tono Uranium Mine, Gifu, Japan. The most abundant PLFA structures in all waters sampled were heterotrophic bacteria. A PLFA biomarker for type II methanotrophs in sedimentary and granitic waters, sampled from the KNA-6 borehole. The delta C values determined for type II methanotroph PLFAs in the groundwaters were very similar to the delta C values of dissolved inorganic carbon in each water. This suggests that type II methanotrophs ultimately derive all their carbon from inorganic carbon, whether directly from DIC and/or from CH produced by the reduction of DIC. In contrast, C values of type II PLFAs in the groundwaters indicate that these organisms use different carbon assimilation schemes in each environment despite very similar delta C values for each water. Ancient delta C values of some PLFAs suggest that many heterotrophs utilize ancient organic matter, perhaps from lignite seams within the sedimentary rocks.