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The role of fecal pellet-like Gyrodinium in the Southern Ocean carbon cycle

Research Project

Project/Area Number 23KJ2057
Research Category

Grant-in-Aid for JSPS Fellows

Allocation TypeMulti-year Fund
Section国内
Review Section Basic Section 45040:Ecology and environment-related
Research InstitutionSoka University

Principal Investigator

松田 亮  創価大学, 理工学研究科, 特別研究員(DC2)

Project Period (FY) 2023-04-25 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥2,000,000 (Direct Cost: ¥2,000,000)
Fiscal Year 2024: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Fiscal Year 2023: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
Keywords南大洋季節海氷域 / Gyrodinium / qPCR / 培養
Outline of Research at the Start

本研究では南大洋に生息している動物プランクトン糞粒に形態が酷似しているGyrodinium rubrumとG. heterogrammumの炭素循環における役割の解明を目指す。1) Gyrodinium属渦鞭毛虫の摂餌特性の調査および 2) 環境中に存在するGyrodinium属渦鞭毛虫の定量データの取得を試みる。分子生物学的手法と顕微鏡観察を併用することで種ごとの定量的研究を実施する。

Outline of Annual Research Achievements

南大洋に生息している動物プランクトン糞粒に形態が似たGyrodinium rubrumとG. heterogrammumの炭素循環における役割の解明を目指し、1) 摂餌特性の解明を目指した培養系の確立と2) 海氷融解期における時空間的変動の調査を遂行した。
令和4年度において東京海洋大学練習船「海鷹丸」南極地域観測航海に参加し、南大洋季節海氷域の定点観測において採取されるプランクトンネット試料、表層海水、浮氷から単離培養を試みた。船上でプランクトンネット試料および浮氷からは形態情報が合致する細胞は観察されなかった。一方、表層および亜表層海水からはGyrodinium spp.の細胞が観察された。それらの細胞を低温培養槽内で予備培養し、生きた細胞を日本に持ち帰ることに成功した。帰国後、培地条件の検討を行ったが、安定的に継代培養することは出来ず、単離には至らなかったが、低光量および撹拌の有無が重要であることが示唆された。
qPCRによる環境試料中のGyrodinium属2種の定量手法を確立し、2019年度から2022年度の南大洋航海で採取された海氷および海水試料における現存量と分布を調べた。その結果、G. rubrumは海氷移流で広域に分布し、融解によって水柱に放出されていることが示唆された。一方、G. heterogrammumは沿岸の限られた海域のみで検出され、G. rubrumとは分布が異なることが示された。また漂流系と係留系に装着した沈降粒子トラップによって捕集されたサンプルの解析結果から、深度60 mではG. rubrumが、150 mではG. heterogrammumが優占し、500 mでは2種ともに同程度のフラックスを示すことが明らかとなった。以上の結果から、G. rubrumは海氷融解に連動して表層の基礎生産を亜表層へ輸送し、G. heterogrammumは亜表層に輸送された基礎生産をより深い層に輸送することが示唆された。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

Gyrodinium属渦鞭毛虫を生きた状態で日本に持ち帰ることに成功し、安定的な培養に必要な条件(低光量および攪拌の有無)を絞ることができた。現在は得られた知見を参考にしながら、令和5年度の試料から安定的な培養系の確立を試みている。またqPCRおよび顕微鏡解析を駆使した定量分析は順調に進んでおり、過去3回の南大洋航海で得られた試料から東南極におけるGyrodinium属2種の現存量と出現海域を確認することができた。以上のことから順調に進展していると判断した。

Strategy for Future Research Activity

今年度は1) 海氷融解期における現存量と分布を把握した論文の公表、2) 令和5年度の「海鷹丸」南極地域観測航海の表層海水試料からGyrodiniumの培養、3) 固定試料からソートした細胞の内容物DNAの解析、4) 細胞内の珪藻殻の観察、5) 透過型電子顕微鏡観察を実施する。今年度でGyrodinium属渦鞭毛虫の培養が成功するとは限らないため、4)と5)の実験を研究計画を加えることで顕微鏡とDNA解析の2つのアプローチから摂餌内容物に関する詳細なデータが得られると予想される。

Report

(1 results)
  • 2023 Research-status Report
  • Research Products

    (12 results)

All 2024 2023

All Journal Article (2 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Peer Reviewed: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (10 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results)

  • [Journal Article] Fecal Pellet‐Like Gyrodinium Species in Sinking Particles: Newly Found Potential Contributors for Carbon Export in the Antarctic Seasonal Ice Zone2023

    • Author(s)
      Matsuda R.、Makabe R.、Sano M.、Takao S.、Moteki M.、Kurosawa N.
    • Journal Title

      Journal of Geophysical Research: Biogeosciences

      Volume: 128 Issue: 10 Pages: 1-16

    • DOI

      10.1029/2023jg007705

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Biogeochemical characteristics of brash sea ice and icebergs during summer and autumn in the Indian sector of the Southern Ocean2023

    • Author(s)
      Nomura Daiki、Sahashi Reishi、Takahashi Keigo D.、Makabe Ryosuke、Ito Masato、Tozawa Manami、Wongpan Pat、Matsuda Ryo、Sano Masayoshi、Yamamoto-Kawai Michiyo、Nojiro Natsumi、Tachibana Aiko、Kurosawa Norio、Moteki Masato、Tamura Takeshi、Aoki Shigeru、Murase Hiroto
    • Journal Title

      Progress in Oceanography

      Volume: 214 Pages: 103023-103023

    • DOI

      10.1016/j.pocean.2023.103023

    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
  • [Presentation] The occurrence of Gyrodinium species (Dinophyceae) in the Indian sector of the Southern Ocean2024

    • Author(s)
      Matsuda R, Takahashi KD, Sano M, Makabe R, Takao S, Moteki M, Kurosawa N.
    • Organizer
      The 38th International Symposium on the Okhotsk Sea and Polar Oceans
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Eukaryotic community structure in sea ice and sinking particles during summer off Wilkes Land, East Antarctica2023

    • Author(s)
      Matsuda R, Takahashi KD, Sano M, Makabe R, Takao S, Moteki M, Kurosawa N.
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Prokaryotic and eukaryotic community structures in surface sediments of the East Antarctic coastal region2023

    • Author(s)
      Ochi H, Matsuda R, Takahashi KD, Makabe R, Itaki T, Sugiyama S, Norio Kurosawa N.
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Population density and genetic diversity of sympagic copepods in the Southern Ocean2023

    • Author(s)
      Narusawa M, Takahashi KD, Matsuda R, Sano M, Makabe R, Moteki M, Kurosawa N.
    • Organizer
      The 14th Symposium on Polar Science
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 南大洋に生息するGyrodinium属渦鞭毛虫の定量的評価:形態観察と分子生物学的手法によるアプローチ2023

    • Author(s)
      松田亮、髙橋啓伍、土屋千歩、佐野雅美、真壁竜介、高尾信太郎、茂木正人、黒沢則夫
    • Organizer
      日本海洋学会 2023年度秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 南大洋インド洋区の季節海氷域における原生生物沈降フラックスの季節変化2023

    • Author(s)
      土屋千歩、髙橋啓伍、松田亮、佐野雅美、高尾信太郎、真壁竜介、黒沢則夫、茂木正人
    • Organizer
      日本海洋学会 2023年度秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 南大洋表層における小型動物プランクトンの分布と群集構造2023

    • Author(s)
      大路紘裕、真壁竜介、土屋千歩 、松田亮
    • Organizer
      日本海洋学会 2023年度秋季大会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] 南大洋流氷中のカイアシ類の個体数密度と遺伝的多様性の解析2023

    • Author(s)
      成澤美紅、髙橋啓伍、松田亮、佐野雅美、真壁竜介、茂木正人、黒沢則夫
    • Organizer
      第24回 極限環境生物学会年会
    • Related Report
      2023 Research-status Report
  • [Presentation] Diversity and community structure of eukaryotic organisms in East Antarctic sea ice revealed by high-throughput DNA sequencing2023

    • Author(s)
      Matsuda R, Takahashi KD, Sano M, Makabe R, Takao S, Moteki M, Kurosawa N.
    • Organizer
      Southern Ocean Observing System Symposium 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Use of a drifter array for observing temporal variability of pelagic ecosystems and material cycling in seasonal ice zone2023

    • Author(s)
      Makabe R, Takahashi KD, Tsuchiya C, Sano M, Ito M, Matsuda R, Takao S, Kurosawa N, Moteki M.
    • Organizer
      Southern Ocean Observing System Symposium 2023
    • Related Report
      2023 Research-status Report
    • Int'l Joint Research

URL: 

Published: 2023-04-26   Modified: 2024-12-25  

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