堆積物中化石ＤＮＡによる古海洋物質循環システムの変遷解明

• Project/Area Number: 13J10453
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: Geochemistry/Astrochemistry
• Research Institution: The University of Tokyo
• Principal Investigator: 山口 保彦 東京大学, 大学院理学系研究科, 特別研究員(PD)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2016-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2015)
• Budget Amount: ¥3,960,000 (Direct Cost: ¥3,300,000、Indirect Cost: ¥660,000); Fiscal Year 2015: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2014: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000); Fiscal Year 2013: ¥1,100,000 (Direct Cost: ¥1,100,000)
• Keywords: 海洋堆積物 / 化石DNA / 海洋炭素循環 / バイオマーカー / アミノ酸 / 窒素同位体組成 / 海洋窒素循環

Outline of Annual Research Achievements

１．前年度までに酸化還元状態とDNA量を調べた、日本海の表層堆積物試料について、次世代シーケンサーを用いて18S rRNA遺伝子の配列決定を行った。また、生物情報学ソフトウェア（MothurとARB）を使用できる計算機環境を整備し、それらのソフトウェアを用いて、配列データから真核生物の群集組成を明らかにした。その結果、群集組成は、堆積物の酸化還元状態によって異なり、DNAの保存に酸化還元状態が影響していることが示唆された。浅部と深部との比較によって、堆積物中でDNAが比較的残存しやすい生物グループを特定した。また、堆積物試料中の有機炭素・窒素の濃度や安定同位体組成を、元素分析計－同位体比質量分析計を用いて測定した。
２．海洋環境試料中に含まれるアミノ酸の立体異性体比（D/L比）を精度良く測定する手法を確立し、北太平洋ハワイ沖と米国カリフォルニア沖の懸濁態有機物・溶存態有機物試料に適用した。水深や季節、有機物の放射性炭素年代によって、様々なアミノ酸に関してD/L比の変動が見られ、バクテリアの寄与などの推定を行った。
３．北太平洋ハワイ沖の懸濁態有機物・溶存態有機物試料について、アミノ酸窒素同位体組成（起源生物や微生物分解の指標）を分析した。その結果、海洋表層および海洋中深層の溶存態有機窒素の起源は、ともに従属栄養バクテリアが主であることが明らかになった。特に、海洋表層の溶存態有機窒素は主に硝酸塩を窒素源に生成されている可能性、海洋中深層の溶存態有機窒素は中深層の懸濁態有機物から生成されている可能性が、それぞれ示唆された。

Research Progress Status

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

27年度が最終年度であるため、記入しない。

Research Products

• [Int'l Joint Research] カリフォルニア大学サンタクルーズ校(米国)
• [Journal Article] Relationship between early summer precipitation in Japan and the El Nino-Southern and Pacific Decadal Oscillations over the past 400 years (2016)
  • Author(s): Sakashita, W., Y. Yokoyama, H. Miyahara, Y.T. Yamaguchi, T. Aze, S.P. Obrochta, T. Nakatsuka
  • Journal Title: Quaternary International Volume: 397 Pages: 300-306
  • DOI: 10.1016/j.quaint.2015.05.054
  • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
• [Journal Article] Presence of oxygen and aerobic communities from sea floor to basement in deep-sea sediments (2015)
  • Author(s): D’Hondt, S., Inagaki, F., Zarikian, C.A., Yamaguchi, Y.T., et al.
  • Journal Title: Nature Geoscience Volume: 8 Issue: 4 Pages: 299-304
  • DOI: 10.1038/ngeo2387
  • Peer Reviewed
• [Journal Article] 海洋微生物の生態系解析に向けた安定同位体の利用 (2013)
  • Author(s): 山口 保彦, 大河内 直彦
  • Journal Title: 水環境学会誌 Volume: 36巻 Pages: 242-246
• [Presentation] Heterotrophic sources for dissolved organic nitrogen in the oligotrophic ocean indicated by nitrogen isotopic analysis of individual amino acids (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, Y.T., McCarthy M.D.
  • Organizer: Goldschmidt2016
  • Place of Presentation: パシフィコ横浜（神奈川県横浜市）
  • Year and Date: 2016-06-26
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Effects of sedimentary redox conditions on Eukaryotic DNA recorded in deep-sea sediments (2016)
  • Author(s): Yamaguchi Y.T., Kouduka M., Yamazaki T., Kawamura N., Seike K., Sakuramoto Y., Okutsu N., Suzuki Y.
  • Organizer: 日本地球惑星科学連合2016年大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ（千葉県幕張市）
  • Year and Date: 2016-05-22
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sources, Transformation, and Linkage of Dissolved and Particulate Organic Nitrogen in the Oligotrophic Ocean Indicated by Compound-Specific Nitrogen Isotope Analysis of Amino Acids (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, Y.T., McCarthy M.D.
  • Organizer: IsoEcol 2016
  • Place of Presentation: 東京大学伊藤謝恩ホール（東京都文京区）
  • Year and Date: 2016-04-03
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Sources and Transformation of Dissolved and Particulate Organic Nitrogen in the North Pacific Subtropical Gyre Indicated by Compound-Specific Nitrogen Isotope Analysis of Amino Acids (2016)
  • Author(s): Yamaguchi, Y.T., McCarthy M.D.
  • Organizer: 2016 Ocean Science Meeting
  • Place of Presentation: ニューオリンズ（アメリカ合衆国）
  • Year and Date: 2016-02-21
  • Int'l Joint Research
• [Presentation] Enantiomer-specific (D/L) nitrogen isotopic composition of amino acids in high molecular weight dissolved organic matter in seawater (2014)
  • Author(s): Yamaguchi, Y.T., Broek, T.A.B., McCarthy M.D.
  • Organizer: Goldschmidt2014
  • Place of Presentation: サクラメント（アメリカ）
  • Year and Date: 2014-06-10
• [Presentation] Biogeochemical dynamics of amino acids in deep-subsurface marine sediments : Constraints from compound-specific nitrogen isotopic composition and enantiomer ratio (2013)
  • Author(s): Yasuhiko T. Yamaguchi, Yoshito Chikaraishi, Yoshinori Takano, Nanako O. Ogawa, Hisami Suga Yusuke Yokoyama, Naohiko Ohkouchi
  • Organizer: 2013 AGU Fall Meeting
  • Place of Presentation: San Francisco, USA
  • Year and Date: 2013-12-09
• [Presentation] 海洋堆積物中のアミノ酸の起源 : アミノ酸と光合成色素の化合物レベル窒素同位体組成からの推定 (2013)
  • Author(s): 山口 保彦, 菅 寿美, 高野 淑識, 力石 嘉人, 小川 奈々子, 横山 祐典, 大河内 直彦
  • Organizer: 2013年度地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2013-05-24
• [Presentation] 海洋堆積物深部のアミノ酸の生物地球化学的動態 : 化合物レベル窒素同位体組成とD/L比からの制約 (2013)
  • Author(s): 山口 保彦, 力石 嘉人, 高野 淑識, 小川 奈々子, 菅 寿美, 横山 祐典, 大河内 直彦
  • Organizer: 2013年度地球惑星科学連合大会
  • Place of Presentation: 幕張メッセ(千葉県)
  • Year and Date: 2013-05-24