【研究分野】環境解析評価およびその関連分野

【研究領域課題番号】17H06294 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

海洋物質循環 / プロリン / コロイド粒子 / アミノ酸 / 海洋微生物 / 微生物群集 / 海洋 / 物質循環 / 細菌 / 微生物 / 有機物 / サブミクロン粒子

【研究成果の概要】

アミノ酸は重要な生体構成成分であり、海洋物質循環において重要な役割を果たしている。これまで海洋環境中のアミノ酸動態については多くの研究がなされてきたが、たんぱく質を構成する２０種類のアミノ酸のうち唯一の環状２級アミンであるプロリンは、分析方法上の制約から、その分布や変動についての知見が限られてきた。本研究では、この方法的な制約を克服し、海洋試料のアミノ酸組成を、プロリンを含めて高感度に分析する手法を確立した。この手法を用い、海洋有機物のプロリン含有量の変動を明らかにするとともに、これまで未知であった、高プロリン含有成分の動態の影響要因の解明を大きく前進させた。

【研究の社会的意義】

従来用いられてきた誘導化法とは異なる原理に基づく分析手法を確立し、これを海洋試料に適用することで、これまで見逃されてきたプロリン動態を解析する為の技術的基盤を提供した。この方法が確立したことで、今後、海洋試料のアミノ酸動態の研究が高度化することが期待される。また、この手法を用い、これまで情報の乏しかったサブミクロンサイズ画分の海洋有機物のプロリン含有量とその変動を明らかにするなど、海洋物質循環の理解の深化に結び付く、重要な新知見を得ることができた。

【研究種目】挑戦的研究(開拓)

【研究期間】2017-06-30 - 2020-03-31

【配分額】25,610千円 (直接経費: 19,700千円、間接経費: 5,910千円)

【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】18651007 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

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

【研究成果の概要】

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。

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2006 - 2007

【配分額】3,200千円 (直接経費: 3,200千円)

【研究分野】水工水理学

【研究領域課題番号】13875088 (KAKENデータベースで見る）

【研究キーワード】

マングローブ / 流域負荷 / 赤土 / 亜熱帯 / 有機物 / 栄養塩 / 土地利用 / 物質循環 / 朝汐 / 洪水流 / 流域 / 土砂生産

【研究成果の概要】

沖縄県石垣市名蔵川流域を対象として,降雨時の土砂・栄養塩流出特性,河道内での土砂・栄養塩動態に関する現地観測を実施した.現地観測では,2003年8月上旬〜同年11月上旬の間,流域内の3力所に雨量計を設置し,名蔵川本川や支川と本川の合流地点に流速計,濁度計,水位計を設置し,雨量,流速,水位,濁度の連続計測を実施した.また,本川の計測点のうち2カ所に自動採水機を設置し降雨期間中の採水を実施した.採水されたサンプルは大学へと空輸し,サンプル水中に含まれる懸濁態物質濃度,濁質の粒径分布,栄養塩量,有機物量を計測した.観測の結果,本観測対象地・観測期間中においては,年に1回程度生起する降雨によって,全観測期間(3ヶ月)中の総土砂流出量の約4割が流出しており,このことから,土砂流出は強い降雨時に集中して生じることが明らかになった.また,観測期間中に捉えられた7回の降雨毎の土砂・栄養塩流出特性を比較することによって,土砂流出が多い降雨時には陸域からの栄養塩供給が主に粒子態として生じており,土砂流出量が少ない降雨では粒子態と同程度の溶存態栄養塩が河川に負荷されていることが示された.土地利用形態の異なる小流域間の物質流出特性を比較することによって,畑地が多い小流域からは溶存態窒素と溶存態リンが多く流出することが明らかになった.また,総雨量や潮汐とのタイミングによって流出した土砂の河口域での大気特性が異なっていることが明らかになった.

【研究種目】萌芽研究

【研究期間】2001 - 2002

【配分額】2,300千円 (直接経費: 2,300千円)

【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)