2016 Fiscal Year Annual Research Report
集水域における炭素-窒素-リンの共役循環が湖のメタン動態に及ぼす影響の解明
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16H02935
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| Research Institution | University of Yamanashi |
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Principal Investigator |
岩田 智也 山梨大学, 総合研究部, 准教授 (50362075)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠原 隆一郎 国立研究開発法人国立環境研究所, 地域環境研究センター, 主任研究員 (00610817)
小島 久弥 北海道大学, 低温科学研究所, 助教 (70400009)
田中 健太 筑波大学, 生命環境系, 准教授 (80512467)
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| Project Period (FY) |
2016-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | メタン / 湖沼 / 好気的メタン生成 / メタゲノム / トランスクリプトーム / ホスホン酸 / NMR |
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| Outline of Annual Research Achievements |
平成28年度は、「サブテーマ１：集水域のマルチ元素バランスと湖のメタン極大形成の関係解明」、「サブテーマ２：ホスホン酸の湖水中における起源・挙動とメタン極大との関係解明」および「サブテーマ３：ホスホン酸代謝を担う浮遊性細菌の時空間分布解明」を目的として多地点調査を行った。その結果、すべての調査湖沼で好気環境にメタン極大を確認することができた。メタンピークは、浮遊性微生物が強いP飢餓状態にある湖ほどよく発達し、その傾向は細胞内P含量（PP/Chla）の少ない湖・水深で顕著であった。また、浮遊性微生物の細胞内P含量は湖水中のDOCとNO3のバランスにより変化し、それによって好気環境における溶存メタン濃度が影響を受けることも明らかとなった。以上より、サブテーマ１の主題である炭素と窒素のバランスが微生物のリン代謝を通じてメタン生成を引き起こす、生物地球化学反応のカスケードを示すことができた。
次いで、サブテーマ２の課題である好気的メタン生成の基質と考えられるホスホン酸の起源と分布を評価するために、湖水懸濁物のサイズ別大量捕集に挑戦した。新たなろ過システムを開発することで、各湖で200Lの湖水をろ過することに成功した。サブテーマ３については、各湖・各水深から採取した浮遊性細菌を対象とした微生物群集構造解析を実施した。これにより、微生物群集の空間パターンに関するデータを取得することができた。また、湖水の培養試料からのmRNA抽出・精製にも成功し、現在RNAシークエンスによる発現解析を実施しているところである。これらのデータをもとに、浮遊性細菌がメタン生成に関わる直接的証拠を示す予定である。本研究により、好気環境にメタン極大が出現する湖では、DOCとNO3のバランスにより湖水中の微生物によるP代謝が変化し、好気的にメタンが生成している可能性が強く示唆された。
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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
平成28年度の調査では、湖水中のDOCとNO3のバランスが微生物の細胞内リン含量を変化させ、それによって好気的メタン生成を引き起こす生物地球化学反応のカスケードを示すことができた。この結果は、当初予測していた通りの研究成果であり、研究はおおむね順調に進展していると評価できる。また、メタン生成に関与していると思われる浮遊性細菌の群集構造解析およびRNAシークエンス解析と、NMRによるホスホン酸分析用の懸濁物の大量捕集にも成功した。いずれも、技術的に困難な制約を突破しながら得られた成果であり、当初の計画通りに研究課題を進展させることができた。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度は、前年度と同様の野外調査を５～６湖沼で実施する。とくに、集水域の特性と湖水の流入経路の違いに着目した調査地選定を行い、DOC-NO3-P-CH4生成に至るカスケード反応のパターンを明らかにする。同時に、微生物群集解析も実施する。これまでに得られているデータやRNAシークエンスによる発現解析データを統合することで、好気的メタン生成に関わる浮遊性細菌と遺伝子群を推定する。また、懸濁物の大量捕集とNMR分析も行い微生物細胞中のリン化合物の挙動とホスホン酸の有無を確認することで、メタン生成に関わる代謝反応の全体を解明していく予定である。
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Research Products
(4 results)
