複雑に絡み合う窒素循環を新規多重同位体標識培養実験で紐解く
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21K21341
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Research Activity Start-up
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| Allocation Type | Multi-year Fund |
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| Review Section |
1101:Environmental analyses and evaluation, environmental conservation measure and related fields
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| Research Institution | Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology |
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Principal Investigator |
小林 香苗 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), Young Research Fellow (20908264)
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| Project Period (FY) |
2021-08-30 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥3,120,000 (Direct Cost: ¥2,400,000、Indirect Cost: ¥720,000)
Fiscal Year 2022: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
Fiscal Year 2021: ¥1,560,000 (Direct Cost: ¥1,200,000、Indirect Cost: ¥360,000)
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| Keywords | 硝化 / 脱窒 / アナモックス / 窒素安定同位体比 / 酸素安定同位体比 / 嫌気的アンモニウム酸化 / 窒素循環 / 安定同位体 / 深海底 / 深海堆積物 |
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| Outline of Research at the Start |
窒素循環の理解は，窒素化学肥料の使用や，化石燃料の燃焼など人為的な窒素負荷の環境への影響把握のために重要である。窒素負荷に対して生態系は，硝化・脱窒・嫌気的アンモニウム酸化という３つの微生物代謝過程で応答する。この３つのプロセスが共存する環境において，個々の反応速度，共存・競争関係を考慮した定量的な動態の把握は非常に困難である。本研究では，実環境中の窒素化合物の濃度，窒素・酸素安定同位体比の情報と新規多重同位体標識培養実験を組み合わせ，共存するプロセスの個別の反応速度を求める。本手法の確立により，環境中の窒素除去速度および温室効果ガス一酸化二窒素の生成量を定量的に把握することを可能にする。
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究では、貧酸素環境において同時多発的に進行しつつ代謝基質を競合する3つのプロセス：硝化（アンモニア酸化、亜硝酸酸化）・脱窒・アナモックスの各反応速度を定量的に把握することを目的とした。
本年度（2023年度）は、これまで硝化・脱窒・アナモックスの３つのプロセスの共存が確認されている深海底堆積物を主な調査対象として研究を進めた。表層からの沈降有機物量の異なる複数の海域の堆積物についてのデータの解析を進めた。堆積物の各層の微生物群集構造を把握するためにSSU rRNA遺伝子シーケンス解析を行った。各海域における硝化・脱窒・アナモックスの鉛直分布の情報と、昨年度分析した堆積物の間隙水の溶存酸素濃度や栄養塩濃度、有機物濃度の情報と組み合わせることによって、それぞれの海域での微生物分布の特徴や棲み分けについて考察した。さらに、昨年度に分析を行った、堆積物の間隙水のアンモニウムの窒素安定同位体比、亜硝酸と硝酸の窒素および酸素安定同位体比のデータに基づいて、それぞれのプロセスによる窒素フラックスの推定を行った。特に、硝酸の窒素・酸素安定同位体比は、硝化、脱窒、アナモックスの全ての反応が関わり、卓越する反応の影響により異なる硝酸の窒素・酸素安定同位体比を示す傾向があることが明らかになった。これらの結果をまとめて、国際会議及び国内学会にて発表し、国内学会では発表賞を受賞した。
研究期間を通じて、貧酸素環境（深海底堆積物、バイオフィルム）における、競合する硝化・脱窒・アナモックスの個々の反応速度、共存・競争関係を考慮した定量的な動態の把握に取り組んだ。
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Report
(3 results)
Research Products
(3 results)
