2021 Fiscal Year Research-status Report
Study on Bacterial Communities and Genes Suppressing the Sea-Air Emission of Carbon Monoxide
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21K17874
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
菅井 洋太 東京大学, 大気海洋研究所, 特別研究員 (20896930)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 一酸化炭素（CO） / 大気－海洋間のCO交換 / 海表面マイクロレイヤー / 海洋性CO酸化菌 / CO脱水素遺伝子（coxL） |
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| Outline of Annual Research Achievements |
一酸化炭素（CO）は間接的な温室効果ガスとして知られており、一般的に海洋は大気中のCOの供給源である。海洋において、COは主に有機物の光化学分解により生成され、CO酸化菌によって消費される。CO酸化は海洋表層において有益なエネルギー獲得方法の1つであるが、海洋で生産されるCOの大部分（80%以上）が大気に放出される前にCO酸化菌によって消費されていると推定されており、CO酸化菌は海洋から大気へのCOの放出およびそれによる温室効果の増大を抑制する役割を担っていると考えられる。特に、海洋の最表層である海表面マイクロレイヤーにおけるCO動態が、大気－海洋間のCO交換に大きな影響を与えている可能性がある。しかし、生態学的・生物地球化学的に重要であるにも関わらず、海表面マイクロレイヤーを含む海洋表層におけるCO酸化菌の群集構造や系統に関する知見は非常に限られている。
そこで、本研究では、沿岸域および外洋域における海洋性CO酸化菌の群集構造・系統解析を実施する。環境要因やCO濃度・消費速度を測定し、遺伝子解析と化学・生物分析を組み合わせることにより、海洋性CO酸化菌の組成・活性を生態学的に明らかにする。
現在までに、沿岸域として相模湾真鶴沖、外洋域として南太平洋東部において調査を行い、海洋表層（海表面マイクロレイヤーおよび海面直下）の環境要因（水温、塩分、有機物濃度など）、CO濃度、CO消費速度を測定した。また、CO酸化菌の群集構造・系統解析用のサンプルを採取したので、次年度はこのサンプルを用いて遺伝子解析を実施する予定である。
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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
海表面マイクロレイヤーの海水を採取するため、既報研究を参考にして自動回転式ドラムサンプラーを設計・作製した。ドラムはアクリル製（PMMA）で直径 25 cm、長さ 45 cmとし、モーターのコントロールユニットを備えたバッテリーで運転するものとした。
相模湾真鶴沖（沿岸域）および南太平洋東部（外洋域）において、調査を実施した。新しく設計・作製した自動回転式ドラムサンプラーと横型ニスキン採水器を用いて海表面マイクロレイヤー（厚さ 60 um）と海面直下（深度 0.5 m）の海水を採取し、水温、塩分、有機物濃度などの環境要因およびCO濃度を測定した。また、採取した海水を培養し、CO濃度の経時変化からCO消費速度を算出した。CO酸化菌の群集構造・系統解析用のサンプルについては、採取した海水をフィルターに濾過し、保存液を加えて冷凍保存した。
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| Strategy for Future Research Activity |
CO酸化菌の群集構造・系統解析を実施する。CO脱水素酵素の大サブユニットをコードしている遺伝子（coxL）をPCRによって増幅し、PCR産物の精製やインデックス配列の付加を行った後、次世代シーケンサーを用いてcoxLの塩基配列を決定する。群集構造を特定し、系統樹を作成することにより、海洋性CO酸化菌の分類群や系統関係を明らかにする。
また、coxLの現存量・発現量を測定する。CO酸化菌が有するcoxLの定量PCR用のプライマーを設計し、定量PCRマシンを用いてcoxLと16S rRNA遺伝子を増幅・定量する。coxLの現存量・発現量と環境要因やCO消費速度の関係を明らかにするとともに、遺伝子情報からCO消費速度の推定を試みる。
得られる結果をまとめ、国内・国際学会で発表を行うとともに、国際学術雑誌に論文を投稿する。
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| Causes of Carryover |
わずかに余ってしまったので、次年度の物品費（消耗品費）として使用する。
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