Discovery Sagaサイレントキーワード俯瞰

海洋 / 物質循環 / 微粒子 / コロイド / 微生物 / フローサイトメトリー / 有機物 / ウィルス

フローサイトメトリーを用いた微粒子検出における重要な検討課題はノイズの削減である。本年度の研究では、前年度に引き続き、海水中に分布する微粒子のモデルとしてウィルス粒子を考え、そのシグナルを明瞭に分離することを目標として、機器と分析方法の最適化を進めた。なお、ウィルス粒子は直径が20-50nmであり、本研究が目標とする微粒子の粒径とほぼ等しい範囲にある。ノイズは電気的ノイズ、シース溶液に由来するノイズ、光学的ノイズ、各種試薬に由来するノイズに分類することができる。これらのノイズに関する検討を進め、シースや試薬に由来するノイズに関しては、試料の取り扱い方法や試薬の製造元や調整方法を大幅に改良することができた。しかし、DNAの検出に用いられるSYBR GREEN I以外の試薬(ナイルレッド、アクリジンオレンジなど)に関しては、試薬自体のノイズが高く、また、シグナルが十分に強くないことから、本研究がターゲットとする微粒子の検出には適さないことが明らかになった。そこで、SYBR GREEN Iを用いて、外洋域で採取された試料について、微粒子解析を進めたところ、ウィルス様粒子については、これをを2つないしは3つのクラスターに明瞭に分離することができた。この方法を用いて、学術調査船白鳳丸の中部太平洋南北断面観測航海などで採取されたサンプルの解析を進めた。その結果、広範な海域において、ウィルスと同様なサイズの非生物粒子が存在することが確認された。ただし、シグナルの強度が不安定であるため、その粒子数の確定や、出現パターンの解析を行うためには、染色条件や測定条件についてのより詳細な検討が必要であることが明らかになった。

コロイド / 粒子態 / 溶存態 / 海水 / 微量金属元素 / アルミニウム / インジウム / 縁辺海 / 海洋 / 量子態 / トリウム-230 / トリウム-232 / 半閉鎖系海域 / コロイド態

海水中の微量金属元素は、その存在量だけでなく存在状態も植物プランクトンの成育に大きな影響を与える可能性が指摘されている。そこで、本研究では、海水中の微量金属元素を溶存態、コロイド態、粒子態に分けて測定し、その分布と循環過程を明らかにすることを目的とした。
本年度はまず、中空糸膜フィルターを用いたサイズ分画法により、大槌湾流入河川水を濾過し、コロイド粒子を除いた溶存態のアルミニウムを測定した。この結果、アルミニウムのような汚染を受けやすい微量金属元素についてもこのサイズ分画法を適用できることが示された。また、日本海、オホーツク海において、コロイド粒子を除いた溶存態(<0.03μm)のアルミニウム、インジウム、セリウムの鉛直分布を明らかにした。アルミニウム、インジウムともに除去型の鉛直分布を示すが、アルミニウムの方が、水塊毎に大きく異なる濃度を示すという特徴を持っていた。In/Al比を、スールー海や南シナ海などと比較すると、日本海、オホーツク海ではむしろ西部太平洋に近い特徴を示した。これまで黄砂など、大気からの粘土鉱物の降下とその溶解過程がIn/Al比を支配する要因の一つとして考えられていたが、本研究の結果はむしろ、海水中での除去過程や堆積物からの溶出過程が大きな役割を果たしている可能性を示唆している。さらにオホーツク海・スールー海において溶存態・コロイド態・粒子態のアルミニウムの鉛直分布を明らかにした。コロイド態アルミニウムは、オホーツク海では比較的多く存在したが、スールー海ではごく微量しか存在しなかった。水温や水塊の安定性といった物理的環境を含む様々な要因が分布に影響していると考えられる。今後、他の微量金属元素の存在状態と比較することにより、その要因を解明していく予定である。

溶存有機物 / 海洋コロイド / 細菌群集 / 有機物分解 / 海洋生態系 / 生物複雑性 / 微生物 / 物質循環 / 水圏物質循環 / 微生物群集 / コロイド / 地球環境 / 湖沼生態系 / 炭素循環 / 海洋 / 有機物 / 食物連鎖 / 鉛直フラックス / 細菌群集組成

本研究では、水圏における溶存態およびコロイド態有機物の動態とそれに関わる細菌群集の変動機構の解明を目的とした。以下の成果が得られた。
1.海洋のコロイド有機物の重要な構成成分であるペプチドグリカンの分解過程を放射トレーサー法により解析し、分子内部位(糖鎖およびペプチド鎖)による分解速度定数の違いを初めて明らかにした。
2.沿岸海洋における深度別の微生物分布を解析するモデルを検討した。また、このモデルを用い、太平洋亜寒帯域における、細菌生産速度の分布パターンから、枕降性有機物(コロイドの凝集物)の深度別フラックスを求めた。
3.デラウェア湾の微生物-生物地球化学観測データの解析から、同湾における、溶存・コロイド状有機物の主要消費者である細菌群集の多様性の変動パターンと、各細菌グループの増殖特性を明らかにした。
4.琵琶湖における溶存・コロイド有機物、細菌、ウィルス、鞭毛虫などの季節変化パターンを統計的に解析し、微生物複雑系の変動要因としてのトップダウン支配機構とボトムアップ支配機構の相対的な重要性を明らかにした。
5.フローサイトメトリーを用いた細菌群集解析から、琵琶湖の湖盆スケールにおける細菌群集特性の空間変動パターンを初めて明らかにした。また、コロイド有機物の分解にかかわる細胞外加水分解酵素の時空間変動について解析した結果、リン酸モノエステル分解酵素活性が湖底近傍に極大を示す現象を新たに見いだした。
6.沿岸海域(大槌湾)においてメソコスム実験を実施し、植物プランクトンブルームの生成・消滅にともなう、コロイド・溶存有機物の動態と、その制御機構としての微生物群集の役割についての解析を行った。
7.白鳳丸航海において西部北太平洋外洋域における微生物群集の分布と活性に関する調査を行った。その結果から、微生物活性'(ロイシン取り込み速度)の分布の支配要因を解析した。

【研究分担者】
小池勲夫	東京大学	海洋研究所	教授	(Kakenデータベース)
川端善一郎	京都大学	生態学研究センター	教授	(Kakenデータベース)
和田英太郎	総合地球環境学研究所	教授	(Kakenデータベース)
小川浩史	東京大学	海洋研究所	助教授	(Kakenデータベース)
木暮一啓 (小暮一啓)	東京大学	海洋研究所	教授	(Kakenデータベース)
森崎久雄	立命館大学	理工学部	教授	(Kakenデータベース)