2012 Fiscal Year Annual Research Report
Establishment of New Ecozones in the Oceans by Meta-genetic Community Analysis
| Project Area | New Ocean Paradigm on Its Biogeochemistry, Ecosystem and Sustainable Use |
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| Project/Area Number |
24121004
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
津田 敦 東京大学, 大気海洋研究所, 教授 (80217314)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
鈴木 光次 北海道大学, 地球環境科学研究科(研究院), 准教授 (40283452)
浜崎 恒二 東京大学, 大気海洋研究所, 准教授 (80277871)
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| Project Period (FY) |
2012-06-28 – 2017-03-31
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| Keywords | 海洋生物地理 / 生物海洋 / メタゲノム / 植物プランクトン / バクテリア / カイアシ類 / 太平洋 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本研究課題は、バクテリア、植物プランクトン、動物プランクトンの2生物群を対象に、最終的には超並列シークエンサーを用いた大量遺伝子解読により、各生物群の群集解析、生物地理、生理活性の地理的変異を解明することを目的として遂行されている。バクテリアでは、手法はすでにほぼ確立されており、太平洋を横断する航海で試料の採集および解析が実施された。細菌群集では「どこにでも全ての種がいるが、環境に適合した種が優占する」といった従来の考え方を覆し、細菌群集は海域固有な種が群集を構成するといった新しい仮説が提唱された。またバクテリア群集を特徴づけるのは相対出現頻度0.1％以下の希少種が全種の6割以上を占め、その重要性が当該海域でも確認された。
植物プランクトンでは、親潮域で観測が行われ光合成の炭素固定にかかわる遺伝子ルビスコrbcLに係る解析が行われ、珪藻類のrbcL遺伝子コピー数と珪藻類指標色素のフコキサンチン濃度との間に高い正の相関が見られ、同遺伝子コピー数が珪藻現存量指標になることが判明した。また、培養実験終了時において、海水中のpCO2とrbcL cDNAコピー数との間に負の相関が見られ、pCO2の増加に伴い珪藻群集の炭素固定活性が低下する可能性が示唆された。さらに、珪藻rbcL cDNAクローニングによる群集系統解析から、珪藻ファイロタイプ毎にCO2の感受性が異なっていたことが示唆された。
動物プランクトンでは、超並列シークエンサーの導入に向けて、手法の開発が行われた。黒潮域に出現したカイアシ類雌成体244個体を用いた探査の結果、核DNAの28S rRNAが、PCR増幅の成功率が高く、種判別が可能で系統関係を反映する変異を含み、400‐600bp程度の配列であり超並列シークエンサーへの応用が可能な部位と特定された。
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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
3生物群で手法の確立に関して、差はあるが、これは計画の達成度というよりは本プロジェクトを始める時点での対象生物群間での研究の成熟度に依存する。本研究では最も手法の開発で後進であった動物プランクトンにおいても、1年間の研究成果で、ほぼ超並列シークエンサーを用いたメタゲノム解析に道筋はついており、順調または計画以上の進捗といえる。また植物プランクトンを対象とした研究では、半導体式シークエンサーの製品の開発が予定より遅れ、今年度、購入機器を用いた結果が出なかったが、ルビスコの発現解析などがなされ、これも計画を前倒しした成果といえる。微生物を対象とした研究では、DGGE、クローニング、超並列シークエンサーを用いた群集解析が、海盆スケールで展開され、極めて順調な進捗といえる。
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| Strategy for Future Research Activity |
当該研究分野は、機器の開発、バイオインフォマティクスの進展などが日進月歩の分野であり、情報交換が非常に重要な分野である。各担当はそれぞれの生物群においての、研究情報を収集しているが、各担当者間での情報交換や研究の方向性の修正なども重要となる。このような状況下で、担当者が集まり成果を持ち寄り今後の方向性を議論する班会議を、年に2回程度は開く予定である。また、得られるデータ量が多いため、昨年度出たデータの解析と3生物群の比較を春から夏にかけておこなう。12月からは赤道から南極海までを縦断する白鳳丸航海に、分担者が乗船し、太平洋を横断した航海のデータと合わせることによって、太平洋における生物地理がかなり進展する。また、当該航海では、魚類や大型甲殻類を含むマイクロネクトンも採集し、バクテリアからマイクロネクトンまでの4栄養段階の生物地理および多様性を総合的に解析する予定である。さらに、マイクロネクトンの胃内容物のメタゲノム解析を行うことによって、食物網構造も明らかになることが期待される。10月からは、マイクロネクトンを扱う担当として博士研究員を雇用して研究の推進を図る予定である。
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[Journal Article] Processes and patterns of oceanic nutrient limitation2014
Author(s)
Moore, C.M., M. M. Mills, K. R. Arrigo, I. Berman-Frank, L. Bopp, P. W. Boyd, E. D. Galbraith, R. J. Geider, C. Guieu, S. L. Jaccard, T. D. Jickells, J. La Roche, T. M. Lenton, N. M. Mahowald, E. Maranon, I. Marinov, J. K. Moore, T. Nakatsuka, A. Oschlies, M. A. Saito, T. F. Thingstad, A. Tsuda and O. Ulloa
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Journal Title
Nature Geoscience
Volume: 10
Pages: -
DOI
Peer Reviewed
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