2017 Fiscal Year Annual Research Report
Bioaerosols transported for long range distance over East Asia
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17H01616
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| Research Institution | Kanazawa University |
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Principal Investigator |
牧 輝弥 金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70345601)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
篠田 雅人 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (30211957)
黒崎 泰典 鳥取大学, 乾燥地研究センター, 准教授 (40420202)
市瀬 孝道 大分県立看護科学大学, 看護学部, 教授 (50124334)
甲斐 憲次 名古屋大学, 環境学研究科, 教授 (50214242)
大西 一成 山梨大学, 大学院総合研究部, 特任准教授 (50596278)
小林 史尚 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (60293370)
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| Project Period (FY) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| Keywords | バイオエアロゾル / 黄砂 / 越境大気 / 煙霧 / PM2.5 / 大気浮遊微生物 / 乾燥地 / 健康影響 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
研究目的：黄砂や煙霧とともに微生物群(バイオエアロゾル)がアジア大陸から日本へ風送され，その環境影響に学術的関心が集まっている。しかし，黄砂の主要発生源であるゴビ沙漠(モンゴル:蒙)での調査は手薄であるとともに，沙漠由来の風送微生物と汚染大気との混合状態についても不明な点が多い。本申請では，日中韓蒙で，ゴビ砂漠を含めた東アジアを網羅する集中観測を行い，大気微生物の発生源と越境輸送ルートを理解する伴に，生理学実験・疫学的調査によって，その生態・健康影響の解明に取り組んでいる。
実施内容：黄砂発生地から飛来ルートを網羅する日中韓蒙の観測サイト(11箇所：特にモンゴル、中国甘粛省、能登半島)において，気球，ヘリコプターおよび山岳積雪を使った集中大気観測を実施し，黄砂煙霧の発生に同調させながら，環境データ収集と大気粒子の採取を行った。培養を経ない遺伝子分析法によって，大気粒子に含まれる微生物叢の群集構造を系統分類学的に解析できたため、現在，環境データと照合して，大気微生物の発生源と越境輸送ルートを考察しつつある。未知微生物種の集積培養では、長距離輸送される可能性のある真菌株を入手でき，動物・培養実験によって、気管支炎やアレルギー症状の誘発を実証するに至った。黄砂に含まれる氷核活性微生物が、春の氷雲形成への関与する可能性も見出し，気候変動への影響も示唆された。
成果：本研究成果は，申請者らが主催するバイオエアロゾルシンポジウム(2018年で第11回)で発表し，異分野研究者及び行政関係者と交流した。また，異分野研究(医・農・薬・社)分野にまたがり，種々の学会，招待講演や市民向けシンポジウムで頻繁に研究発表し，学術論文も国内外の専門学術誌に報告した。また，展望があり話題性の高い研究として，テレビ報道でも取り上げられ，内容を一般向けに咀嚼し，社会への情報公開にも努めている。
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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
黄砂発生地から飛来ルートを網羅する日中韓蒙の観測サイトを使って，気球，ヘリコプターおよび山岳積雪を併用した大気観測を施行し，黄砂と煙霧（越境汚染）の発生に同調させながら，環境データ収集と大気粒子の採取を，予定通り実行できた。培養を経ない遺伝子分析法（超並列シーケンサー解析）によって，採取した大気粒子試料に含まれる微生物叢の群集構造を，遺伝子レベルで解析し，環境データを交えた詳細な解析によって，大気微生物の発生源と越境輸送ルートの特定を進めつつある。その成果の一部は，Atmospheric Chemistry and Physicsに論文発表した。更に，長距離輸送される可能性のある真菌株を分離培養することに成功し，分離株のアレルギー誘発と増悪を，動物・培養実験によって実証できた。今後，分離株の株数を増やすことで，黄砂と煙霧とともに越境輸送される微生物の健康被害を網羅的に解明できる兆しが出てきた。さらに，越境輸送される微生物が，氷核として働き雲形成に関わる可能性も突き止め，気候変動への影響が示唆された。よって，観測研究も順調に進み，研究成果も上がっていると判断した。
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| Strategy for Future Research Activity |
平成29年度に引き続き，日中韓蒙での大気観測を続行し，黄砂飛来ルート上の大気試料を同時に捕える(6月まで実施)。大気粒子試料を増やすとともに，試料に含まれる大気微生物群のゲノム情報を増やし，中国他陸から日本へと風送される間の微生物群集構造（種組成）の変化を，一般化できるレベルまでに解析を進める。また，試料に含まれる全ゲノム解析も実施し，遺伝子レベルで，真菌と細菌の潜在的な機能（病原性や氷核活性，ストレス耐性など）を検証する。
黄砂と煙霧とともに越境輸送されると見なせる微生物種（長距離輸送種）については，本種を環境試料中から蛍光顕微鏡下で識別できる検出系（FISH法），および一細胞をも検出できる遺伝子定量法(定量PCR法)を確立し，日中韓蒙で採取した実大気試料を使用して，越境輸送微生物の自然界での動態と分布を明らかにする。大気試料から分離される微生物株を増やし，生理学実験や動物実験を使って，微生物株の環境・生体への影響を評価する。さらに，疫学的調査のデータと微生物の動態を比較することで，越境輸送微生物がヒト健康に及ぼす影響(気管支喘息，アレルギー，下痢・嘔吐等)を明らかにする。
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[Journal Article] Global Diversity of Desert Hypolithic Cyanobacteria2017
Author(s)
Lacap-Bugler Donnabella C.、Lee Kevin K.、Archer Stephen、Gillman Len N.、Lau Maggie C.Y.、Leuzinger Sebastian、Lee Charles K.、Maki Teruya、McKay Christopher P.、Perrott John K.、de los Rios-Murillo Asuncion、Warren-Rhodes Kimberley A.、Hopkins David W.、Pointing Stephen B.
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Journal Title
Frontiers in Microbiology
Volume: 8
Pages: -
DOI
Peer Reviewed / Open Access / Int'l Joint Research
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[Presentation] Long-range transported bacterial communities relating to ice-nucleic particles accumulated to snow cover on Mount Tateyama, Central Japan2017
Author(s)
T. Maki, S. Furumoto, Y. Asahi, K.C. Lee, K. Watanabe, K. Aoki, M. Murakami, T. Tajiri, H. Hasegawa, A. Mashio, Y. Iwasaka
Organizer
International Symposium on Cryosphere and Biosphere (International Glaciological Society)
Int'l Joint Research
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[Presentation] Vertical distribution of airborne microorganisms in Asian dust (Kosa) source region, Taklamakan and Gobi Deserts2017
Author(s)
T. Maki, C. Bin, K. Kai, K. Ohara, F. Kobayashi, E. Davaanya, J. Noda, K. Kawai, Y. Minamoto, G. Shi, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
Organizer
アジアダスト・バイオエアロゾル・環境レジームシフトに関する国際ワークショップ
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Comparisons of the community structures of airborne bacteria between Asian dust (Kosa) source and downwind areas2017
Author(s)
M. Hama, T. Maki, Y. Kurosaki, K. Kai, M. Shinoda, B. Chen, G. Shi, C.S. Hong, H. Hasegawa, A. Mashio, Y. Iwasaka
Organizer
アジアダスト・バイオエアロゾル・環境レジームシフトに関する国際ワークショップ
Int'l Joint Research
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