【研究領域課題番号】19H02011 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

白亜紀 / バイオマーカー / アルケノン / C4植物 / 古環境 / 温暖化 / OAE2 / 海洋無酸素事変 / 炭素同位体比 / ノルマルアルカン / IODP / 有機物 / 炭素循環

【研究成果の概要】

国際深海科学掘削計画(IODP)第369次航海での掘削試料（U1516)の白亜系セノマニアン期，アルビアン期，アプチアン期の試料を入手し，分析を行った．その結果，セノマニアン期とアルビアン期の試料からハプト藻類に由来するC40アルケノン類（炭素数40の直鎖型アルキルケトン）を抽出することができた．これらは２つないし３つの不飽和部位を持っていた．特に一部のセノマニアン期の試料には3不飽和物が多く含まれており，注目される．一方でアルビアン期の試料からは全く検出されなかった．このことは，アルケノンをつくるハプト藻類の南半球高緯度域への拡散時期に関連している可能性がある．また，本研究の当初の目的であったC4植物に由来するノルマルアルカンなどのバイオマーカーは，個別分子炭素同位体比分析(GC-IRMS)の結果，確認できなかった．以上のことから，研究の主眼をアルケノン生成を行うハプト藻類の出現と南半球における拡散に関する考察を行うことを念頭に，研究の軸足を移した．また７月に専門的知識を持つ博士研究員が退職してしまったことと，コロナウィルス感染症の影響で機器の調整を外部委託できない時期があったため，ノルマルアルカンやアルケノンの水素同位体比測定ができなかった．一方でC40アルケノン類のガスクロマトグラフ上での分離に関してはカラムの変更や温度プログラムの工夫により，明瞭に２不飽和物と３不飽和物を分離することに成功した．これによりより正確にC40アルケノンの不飽和度指数(UK'40)を算出することができるようになった．今後，これを古環境の解読に応用していくことを検討していく．

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2019-04-01 - 2022-03-31

【配分額】17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】15H01725 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋 / 微生物 / 凝集体 / 炭素循環 / 沈降フラックス / 中・深層 / ウィルス / 微生物群集 / 細菌 / 珪藻類 / 海洋炭素循環 / 微生物ゲノム / 細菌群集 / 有機物

【研究成果の概要】

海洋表層の基礎生産で生成された有機物（凝集体）の沈降によって媒介される炭素鉛直輸送（生物ポンプ）は、海洋内部での炭素貯留を促進するプロセスとして重要であるが、その変動や制御には不明の点が多い。本研究では、凝集体の形成・沈降過程を、凝集体と海洋細菌群集の相互作用という新たな切り口から追及した。実験的解析の結果、海洋細菌群集には、大型凝集体の形成を顕著に促進する作用があることが示された。また、凝集体形成促進能を持つ細菌グループとしてシュードアルテロモナス属を特定した。海洋観測研究では、凝集体の大深度分布や、炭素の鉛直・水平輸送において果たす役割についての解明を進め、成果を論文として公表した。

【研究の社会的意義】

今後、海水温の上昇や気候変動による海流の変化が起きたときに、生物ポンプの機能がどのように変化するのかを予測することは人類にとっての重大な関心事である。本研究の成果は、気候変動に対する海洋炭素循環システムの応答とそれが気候に及ぼすフィードバックを考えるうえで重要な基礎的知見である。また、凝集体は、海洋における汚染物質（放射性物質やマイクロプラスチックなど）の分布や動態にも強い影響を及ぼすことから、本研究の成果は、新しい海洋環境浄化手法の開発といった応用的な分野にも重要なヒントを与える可能性がある。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2015-04-01 - 2018-03-31

【配分額】45,500千円 (直接経費: 35,000千円、間接経費: 10,500千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】20310010 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋 / 微生物 / 有機物 / 炭素循環 / 中深層 / 安定同位体 / 生物地球化学 / 原核生物 / ウィルス / 海洋生態系 / 太平洋亜寒帯域 / 太平洋亜熱帯域

【研究成果の概要】

海洋炭素循環の理解の上で鍵になる、中深層での有機物の変質・分解過程とそれに関わる微生物群集の動態を新たな切り口から追及した。北極海において、微生物諸量の全深度分布を世界で初めて解明するとともに、西部北太平洋での時系列観測を先駆的に展開し、微生物活性の分布構造の海域間での違いと季節変動を明らかにした。また、懸濁態有機物のアミノ酸窒素安定同位体比から、有機物の変質過程を解析する新たな手法を開発した。

【研究種目】基盤研究(B)

【研究期間】2008 - 2010

【配分額】18,980千円 (直接経費: 14,600千円、間接経費: 4,380千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】19510004 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

汽水域 / 安定同位体比 / 炭素循環 / 窒素循環 / モデル / 河口域 / 有機物 / マングローブ / 海草藻場 / 環境分析 / 沿岸海洋 / 物質循環 / 懸濁態有機物 / 同位体マスバランスモデル / 栄養塩スパイラル / 硝酸態窒素

【研究成果の概要】

生物地球化学的物質循環上重要な各種の有機・無機化合物の炭素・窒素・酸素安定同位体比を手掛かりとして、河口域における物質の起源と変換プロセスを明らかにする研究手法を開発検証した。またこうした手法により得られるデータを効果的に利用して陸域から海域への物質輸送の在り方を評価するためのモデルによる解析手法を開発・提案した。

【研究種目】基盤研究(C)

【研究期間】2007 - 2008

【配分額】3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)

【研究分野】環境動態解析

【研究領域課題番号】13308029 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

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

【研究成果の概要】

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。

【研究種目】基盤研究(A)

【研究期間】2001 - 2003

【配分額】50,700千円 (直接経費: 39,000千円、間接経費: 11,700千円)