Influences of regime shifts on microbial nitrogen removal and retention in hypereutrophic intertidal ecosystems
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21K12224
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
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| Research Institution | Toho University |
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Principal Investigator |
千賀 有希子 東邦大学, 理学部, 准教授 (30434210)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Granted (Fiscal Year 2022)
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| Budget Amount *help |
¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2023: ¥910,000 (Direct Cost: ¥700,000、Indirect Cost: ¥210,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,430,000 (Direct Cost: ¥1,100,000、Indirect Cost: ¥330,000)
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| Keywords | 窒素循環 / 富栄養化 / ヒドロキシルアミン / 硝化 / 干潟 / レジームシフト |
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| Outline of Research at the Start |
谷津干潟（千葉県）では，過剰な窒素栄養塩の負荷によって富栄養化が進行し，大型海藻アオサの突発的かつ爆発的な増殖が観測されてきた．しかしながら，近年アオサは突然衰退し，ラン藻オシラトリアや海藻オゴノリといった他の藻類の出現がみられるようになった．このような生態系の変化をレジームシフトと呼んでいる．本研究では，このようなレジームシフトがなぜ起こるかを明らかにするために，窒素栄養塩を代謝する微生物過程に着目し，その窒素除去過程と貯留過程を化学分析と分子微生物学的解析から解明するものである．本研究によって富栄養化による干潟のレジームシフトの予測が可能となり，干潟の富栄養化対策に言及できると考えられる．
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| Outline of Annual Research Achievements |
富栄養化が進行する谷津干潟では，2018年ごろまでアオサの異常増殖が観察され問題となっていたが，2018から2020年以降優占種がオゴノリに変わるレジームシフトが起こった．本研究では，谷津干潟において富栄養化に起因するレジームシフトにともなう窒素栄養塩の微生物的除去過程（硝化－脱窒，硝化－アナモックス）と貯留過程（硝化－DNRA）の変化を明らかにすることを目的とする．
本年度は，微生物除去過程および貯留過程につながる硝化に着目して検討を行った．硝化の進行の評価にはヒドロキシルアミン濃度の測定を利用した．ヒドロキシルアミンは，窒素循環中で硝化でのみ生成，消費される．さらにヒドロキシルアミンは環境中で不安定な物質であり，他の環境に移動することがほとんどないため，ヒドロキシルアミン濃度は，現場の硝化の進行を反映すると考えられている．ヒドロキシルアミン濃度の測定は，疎水性樹脂を用いた固相抽出法（福森ら 2003）で行った．まず，活発な微生物過程が進行する谷津干潟の堆積物表面においてヒドロキシルアミンの生成が起こるか確認するために，堆積物と海水を混合したスラリーを調製し，これに硝化の基質であるアンモニア（NH4+）を添加後，暗所で攪拌しながら培養をおこなった．時間を追って，ヒドロキシルアミン濃度を測定するとともに， NH4+，亜硝酸（NO2-），硝酸（NO3-）濃度の測定を行った．さらに，谷津干潟の海水および堆積物間隙水におけるヒドロキシルアミン濃度を月に1回測定した．
これらの検討の結果，谷津干潟におけるヒドロキシルアミンは，主に堆積物表面において生成され，活発な硝化が進行していることが明らかとなった．また，堆積物表面における硝化の進行は，その後の脱窒過程を促進し，窒素除去過程を駆動していると推察された．
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
4: Progress in research has been delayed.
Reason
15Nトレーサーを用いて微生物的窒素除去過程（硝化-脱窒，硝化-アナモックス）と貯留過程（硝化-DNRA）を追跡する予定であったが，コロナ感染対策により同位体測定装置を使用する予定であった研究機関に出入りすることができなかった．代替策として，硝化過程のみから放出されるヒドロキシルアミンに着目し，硝化の評価および微生物的窒素除去過程と貯留過程について考察をおこなった.
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| Strategy for Future Research Activity |
窒素栄養塩の微生物的除去過程と貯留過程を明らかにするため，15Nトレーサー法の開発を準備している.
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Report
(2 results)
Research Products
(8 results)
