貧酸素水塊への酸素供給は化学合成独立栄養細菌による有機化合物合成を促進するか？

2020 Fiscal Year Research-status Report

• Project/Area Number: 19K23685
• Research Institution: Japan Agency for Marine-Earth Science and Technology
• Principal Investigator: 森 郁晃 国立研究開発法人海洋研究開発機構, 超先鋭研究開発部門(高知コア研究所), 臨時研究補助員 (60849537)
• Project Period (FY): 2019-08-30 – 2022-03-31
• Keywords: 貧酸素水塊 / 化学合成独立栄養細菌 / 堆積物 / 大村湾 / 閉鎖性内湾

Outline of Annual Research Achievements

貧酸素海域への一時的な酸素供給が海底堆積物表層の微生物群の構造および活性に与える影響評価を目的として、2019-20年度に長崎県大村湾で観測・実験を実施した。
中央部にて貧酸素水塊が確認された2019年8月と、解消後の11月に堆積物コアを採取し、好気的に培養した際の酸素消費速度(潜在的酸素消費速度)、および細菌群集構造の変化を調べた。湾の中央部では 7-9月に貧酸素水塊が形成されたが、例年と比べ小規模であり、底層水が無酸素化することはなかった。そこで堆積物コアを暗所培養して直上水を無酸素化させた堆積物コア(無酸素コア)を作成し、現場サンプル（現場コア）と同様の実験を実施した。無酸素コアの潜在的酸素消費速度は、現場コアに比べ1.5-1.9倍の酸素消費速度を示し、全酸素消費の72-75%が微生物の好気呼吸由来であると推定された。8月の現場および無酸素コアの細菌群集構造解析では、好気的培養開始後24時間で化学合成独立栄養細菌を含む細菌グループの顕著な存在割合の増加が認められた。Campylobacterales目の増加が著しく、8月の現場コアでSulfurimonadaceae科が 0.4%から3%に増加、無酸素コアでArcobacteraceae科が0%から17% まで増加した。8月の無酸素コア中の堆積物中の硫化物濃度は、好気的培養開始後24時間で58%減少しており、化学合成独立栄養細菌の呼吸に利用されたと推測された。8月の堆積物 0-5 mm層の細菌数は、現場コアに比べ無酸素コアは約3倍程度高く、好気的培養により増加し、培養3日目にピークを示した。

Current Status of Research Progress

3: Progress in research has been slightly delayed.

Reason

新型コロナウイルスの影響を受け、当初計画していた2020年度の海洋観測に参加出来ていない。次年度の観測への参加を検討し、観測へ参加できない場合においても過去に採取された堆積物試料を利用して、当初の目標達成を試みる。

Strategy for Future Research Activity

メタトランスクリプトーム解析を活用して、好気呼吸を介して堆積物酸素消費に寄与する細菌群集を明らかにする。また、大村湾中央部海底における化学合成独立栄養細菌の多様性と現存量の変動パターンを定量解析し、貧酸素水塊への酸素供給がもたらす各細菌グループへの影響を明らかにする。

Causes of Carryover

新型コロナウイルスの影響により当初計画していた2020年度の海洋観測に参加出来ていない。そのため次年度の観測へ参加を検討しており、それに伴う費用について次年度使用額が生じた。