| Project/Area Number |
19H05667
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (S)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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Broad Section K
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
永田 俊 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (40183892)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
横川 太一 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(超先鋭研究開発プログラム), 副主任研究員 (00402751)
三木 健 龍谷大学, 先端理工学部, 教授 (00815508)
本多 牧生 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門(地球表層システム研究センター), 上席研究員(シニア) (20359160)
鏡味 麻衣子 横浜国立大学, 大学院環境情報研究院, 教授 (20449250)
福田 秀樹 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (30451892)
小川 浩史 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (50260518)
緒方 博之 京都大学, 化学研究所, 教授 (70291432)
原田 尚美 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 地球環境部門, 部門長 (70344281)
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| Project Period (FY) |
2019-06-26 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥200,590,000 (Direct Cost: ¥154,300,000、Indirect Cost: ¥46,290,000)
Fiscal Year 2023: ¥35,750,000 (Direct Cost: ¥27,500,000、Indirect Cost: ¥8,250,000)
Fiscal Year 2022: ¥37,050,000 (Direct Cost: ¥28,500,000、Indirect Cost: ¥8,550,000)
Fiscal Year 2021: ¥37,440,000 (Direct Cost: ¥28,800,000、Indirect Cost: ¥8,640,000)
Fiscal Year 2020: ¥39,000,000 (Direct Cost: ¥30,000,000、Indirect Cost: ¥9,000,000)
Fiscal Year 2019: ¥51,350,000 (Direct Cost: ¥39,500,000、Indirect Cost: ¥11,850,000)
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| Keywords | 凝集体 / 海洋炭素循環 / 微生物群集 / 粒子動態 / 生物炭素ポンプ / ウィルス / 海洋 / 物質循環 / 細菌 / 遺伝子解析 |
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| Outline of Research at the Start |
凝集体（マリンスノー）は、海洋における大規模な炭素鉛直輸送を駆動する重要な媒体であるが、その生成・崩壊プロセスには不明の点が多い。本研究では、凝集体を生息場とする微生物（原核微生物、真核微生物、ウイルス）の群集を「凝集体生命圏」として新たに概念化し、凝集体の生成・発達・崩壊に関わる主要な制御要因として提唱する。凝集体生命圏の複雑な振る舞いに対し、粒子動態、炭素循環、微生物・遺伝子解析、生物情報科学、数理モデリングの専門家の学際的な結集のもとに新たな切り口から理解を深め、これまで見逃されていた凝集体生命圏による炭素鉛直輸送の制御機構を解明する。
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的である、凝集体生命圏の構造・機能の包括的解明に向けて、観測、実験、モデリングを連結させた研究を、全参画機関の有機的な連携のもとに推進した。2021年度は新型コロナ感染症拡大の影響を受けて、観測、実験に一部遅滞は生じたものの、主要な観測プラットフォームであるマリンスノーキャッチャーを用いた観測を計画通りに実施した。観測により採取された試料は、2020年度に引き続き、分担者や協力者による分析に供された。また、培養実験による凝集体生命圏の動態解析を進めた。2020年度の主な研究成果は以下のとおりである。（１）凝集体生命圏の制御のうえで重要な役割を果たすウィルスの動態を組み込んだ生態系モデルの開発を進め、その成果を国際ワークショップの招待講演で公表した。（２）沈降粒子にアソシエートした微生物群集構造の特性を、生物ネットワーク解析手法を用いて解析し、その成果を学会で公表した。（３）酸性多糖類を主要な構成成分とする透明細胞外ポリマー粒子（ＴＥＰ）の動態解析を行い、粒子のタイプごとにその挙動が異なることを明らかにした。（４）黒潮海域において粒子の粒経分布解析を行い、ＴＥＰの存在量と、粒経分布勾配の間に密接な関係があることを明らかにした。（５）ＴＥＰの海洋における分布に関しての知見と研究課題を総説としてまとめ、国際誌に公表した。以上の成果は、凝集体生命圏の構造と機能を理解するうえで極めて重要であり、本研究課題の推進に大きく寄与するものである。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
本研究で導入した凝集体捕集装置(マリンスノーキャッチャ―)を用いた船舶観測を実施した。具体的には新青丸KS21-7航海（2021年5月3日-5月11日）において北海道南方海域での観測を実施し、粒子解析、顕微鏡解析、遺伝子解析、有機物解析、代謝活性解析に供する試料を採取した。サンプルは、研究分担者と協力者に分与された。これらの試料の分析は2022年度も継続的に実施する。(2)海洋地球研究船みらい航海において、時系列セジメントトラップ係留系を用いた得られたデータの解析を進め、沈降粒子の季節変動の特性に関する解析を進めた。（3)バイオインフォマティクス解析により、凝集体生命圏の構造を解析する新しい手法の検討を進めた。具体的には、生物ネットワーク解析法を用いた、沈降粒子にアソシエートした微生物群集の特性解析手法の改良を行った。（４）数理モデリングから、環境変動に対する凝集体生命圏の応答を理論的に調べるための方法的な検討を進めた。（５）凝集体動態の制御に密接に関わる透明細胞外ポリマーの海洋における分布や季節変動についてのデータをまとめ、原著論文や総説として国際誌に公表した。以上より、研究はおおむね順調に進展していると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）2022年度には黒潮海域において新青丸による観測を実施する。2020-2021年度に得られたサンプルと合わせて各種分析（微生物解析、生物地球化学解析、顕微鏡解析、粒子解析）とデータの整理・統合化を進め、凝集体生命圏の季節的、空間的動態に関して成果をまとめる予定である。一方、外洋域への展開として、「みらい」航海で得られた観測データの解析を進める。以上から、凝集体生命圏の構造的な特徴、その普遍性、変動についての研究の深化が期待される。（２）2021年度までに検討したバイオインフォーマティクスの方法論を適用することで、凝集体生命圏の構造と機能の解析を進める。具体的にはサブテーマ１で得られたデータを用いて、凝集体生命圏の動態と、沈降フラックス（機能）の関連を解析するための研究を重点的に進める。（３）国際沿岸海洋研究センターの施設などを利用した培養実験の結果の解析を進め、環境変化に対する凝集体生命圏の応答を調べる。（４）全体会議は年に1回のペースで実施するが、それ以外に、研究調整のためのオンライン会議は随時実施し、異分野連携を促進する。
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| Assessment Rating |
Interim Assessment Comments (Rating)
A: In light of the aim of introducing the research area into the research categories, the expected progress has been made in research.
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