Revealing the dynamics of heme-iron in marine environments

2021 Fiscal Year Final Research Report

• Project/Area Number: 19K14833
• Research Category: Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Review Section: Basic Section 17050:Biogeosciences-related
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: Isaji Yuta 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 研究員 (80836320)
• Project Period (FY): 2019-04-01 – 2022-03-31
• Keywords: ヘム / 海洋鉄循環 / 炭素・窒素安定同位体比 / 生物地球化学 / 高速液体クロマトグラフィー

Outline of Final Research Achievements

This study focused on heme B, an iron-chelated tetrapyrrole molecule, to trace the dynamics of biogenic iron in the ocean. We obtained concentration profiles of heme B in the ocean surface and the deep-sea sediments by applying our new highly-sensitive quantification method, and discussed their relevance to other environmental parameters (e.g., biomass size, phytoplankton community composition, light intensity, dissolved iron concentration, nitrate uptake ratio) which may influence the distribution of heme B. Furthermore, we established a new analytical method to determine stable carbon and nitrogen isotopic compositions of heme B, which enabled us to reveal the source microorganisms of heme B in the ocean surface and the deep-sea sediments. The sources and dynamics of biogenic iron in the ocean were discussed based on these first insights into heme B in natural environments.

Free Research Field

地球科学

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

海洋における鉄の動態は、地球表層の物質循環や気候変動の重要な駆動因子である。しかし、海洋鉄循環の「生物プロセスが関わる側面」に関しては十分な知見が得られていない。本研究で明らかになった海水中の生物源鉄の由来や動態に関する新知見は、生物プロセスを含めた包括的な海洋鉄循環像を確立する上で不可欠な成果である。今後も同様の解析を全球的に進めることで、人間活動に起因する鉄供給分布の変化（例えば、人為起源鉄の排出、砂漠化、氷床溶解）に対する地球システムの応答を高精度に予測することが可能になると期待される。