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2014 Fiscal Year Annual Research Report

沙漠地帯から越境輸送される黄砂バイオエアロゾルを標的とした高高度大気調査

Research Project

Project/Area Number 26304003
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

牧 輝弥  金沢大学, 物質化学系, 准教授 (70345601)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 柿川 真紀子  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 助教 (10359713)
市瀬 孝道  大分県立看護科学大学, 看護学部, 教授 (50124334)
小林 史尚  金沢大学, 自然システム学系, 准教授 (60293370)
松木 篤  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 准教授 (90505728)
Project Period (FY) 2014-04-01 – 2017-03-31
Keywordsバイオエアロゾル / 大気微生物 / 黄砂 / 健康影響 / 微生物生態学
Outline of Annual Research Achievements

黄中国大陸では,沙漠地帯(タクラマカン沙漠,ゴビ沙漠)で巻き上がる鉱物粒子が増え,アジア一円での黄砂現象が大規模化しつつある。近年,黄砂や汚染大気と挙動をともにするカビや細菌(バイオエアロゾル)が,生態系(動植物や微生物)やヒト健康へ与える影響について強い関心が寄せられてきた。また,大気微生物が氷晶として働き,雲の形成過程に関わっているとする報告例もあり,その気象影響にも注目が集まる。そのため,大気中の微生物を対象とした研究が国内外で活発化し,地上や山岳で大規模な大気観測調査がなされ,砂塵(アフリンカンダスト・黄砂)による微生物の大陸間輸送プロセスが明らかになりつつある。
これまで,黄砂飛来を網羅的に観測できる日中韓蒙の7サイトにおいて,気球,航空機,ヘリコプターおよび山岳積雪調査を併用して,同一黄砂時に黄砂鉱物粒子の採取調査を行った。培養を経ない遺伝子分析(次世代シーケンサー解析・クローン解析)によって,黄砂鉱物粒子に付着する微生物叢の群集構造を系統分類学的に解析した。その結果,黄砂時に優占する種(Bacillus)が検出され長距離輸送を実証する証拠が蓄積された。また,優占種以外に,多種多様な微生物(非優占種)が存在し,黄砂時に共通して見られる種も突き止めた。さらに,集積培養法を併用して未知微生物種(非優占種)を分離培養する準備を整えた。今後,分離株の遺伝子配列情報を用いて,病原性および生理代謝能を推察し,環境中(土壌,湖水,海水等)から大気由来の微生物種を遺伝学的に識別できる検出系を確立する予定である。一方,分離株を外洋水および土壌へ添加する生理培養実験で,生態系影響を検証し,分離株を使った動物実験を実施しつつある。

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.

Reason

複数の大気調査手法(気球・航空機・船舶・立山積雪断面)を併用し,同一黄砂時に,全6 観測サイト(日中韓)において,高度別,水平分布別,飛来時期別に黄砂鉱物粒子を採取することに成功した。採取した黄砂試料に含まれる微生物の種組成を,培養を経ない遺伝学的解析手法(超並列シーケンサー)を使って解析した。黄砂試料を集積培養し,長距離輸送される微生物(細菌,カビ)群を検出・分離しつつあり,菌の潜在的な病原性や代謝機能などを遺伝子レベル解析できる目処が立っている。分離株を使った海水培養実験を遂行でき,菌株を用いたマウスアッセイにも着手できる段階である。
ここまでの進捗状況は,当初の計画どおりであり,概ね順調に進んでいると判断した。

Strategy for Future Research Activity

これまでに引き続き,黄砂飛来を網羅的に観測できる全7サイトにおいて,気球,航空機,ヘリコプター,船舶および山岳積雪調査を併用して,同一黄砂時に黄砂鉱物粒子の採取調査を行う。培養を経ない遺伝子分析法によって,黄砂鉱物粒子に付着する微生物叢の群集構造を系統分類学的に解析しつつ,集積培養法を併用して未知微生物種(非優占種)を分離培養し,その長距離輸送を遺伝子多型解析で検証する。さらに,分離株の遺伝子配列情報を用いて,病原性および生理代謝能を推察し,環境中(土壌,湖水,海水等)から大気由来の微生物種を遺伝学的に識別できる検出系を確立する。分離株を外洋水および土壌へ添加する生理培養実験で,生態系影響を検証し,分離株を使った動物実験によって,ヒト健康影響を評価した後,大気防疫や生態系管理の技術開発に繋げる。

Causes of Carryover

分担者の小林が,年度をまたぐ野外調査のための小物購入のために翌年に繰り越した。

Expenditure Plan for Carryover Budget

4月上旬の調査において使用する。

  • Research Products

    (21 results)

All 2015 2014 Other

All Journal Article (9 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Acknowledgement Compliant: 2 results,  Open Access: 2 results) Presentation (9 results) (of which Invited: 8 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Bioprocess of Kosa bioaerosols: effect of ultraviolet radiation on airborne bacteria within Kosa (Asian dust)2015

    • Author(s)
      F. Kobayashi, T. Maki, M. Kakikawa, M. Yamada, F. Puspitasari, Y. Iwasaka
    • Journal Title

      Journal of Bioscience and Bioengineering

      Volume: 119 Pages: 570-579

    • DOI

      10.1016/j.jbiosc.2014.10.015, reference number:JBIOSC1581

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Evaluation of the toxicity of a Kosa (Asian duststorm) event from view of food poisoning: observation of Kosa cloud behavior and real-time PCR analyses of Kosa bioaerosols during May 2011 in Kanazawa, Japan2015

    • Author(s)
      F. Kobayashi, K. Iwata, T. Maki, M. Kakikawa, T. Higashi, M. Yamada, T. Ichinose, Y. Iwasaka
    • Journal Title

      Air Quality, Atmosphere and Health

      Volume: in press Pages: in press

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Lung inflammation by fungus, Bjerkandera adusta isolated from Asian sand dust (ASD) aerosol and enhancement of ovalbumin -induced lung eosinophilia by ASD and the fungus in mice.2014

    • Author(s)
      B. Liu, T. Ichinose, M. He, N. Kobayashi, T. Maki, S. Yoshida, Y. Yoshida, K. Arashidani, M. Nishikawa, H. Takano, G. Sun, T. Shibamoto
    • Journal Title

      Allergy, Asthma & Clinical Immunology

      Volume: 10 Pages: 1-12

    • DOI

      10.1186/1710-1492-10-10

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Variations in the structure of airborne bacterial communities in a downwind area during an Asian dust (Kosa) event2014

    • Author(s)
      T. Maki, F. Puspitasari, K. Hara, M. Yamada, F. Kobayashi, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
    • Journal Title

      Science of the Total Environment

      Volume: 488-489 Pages: 75-84

    • DOI

      10.1016/j.scitotenv.2014.04.044

    • Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
  • [Journal Article] Silica‐carrying particulate matter enhances Bjerkandera adusta‐induced murine lung eosinophilia2014

    • Author(s)
      He, M., Ichinose, T., Liu, B., Song, Y., Yoshida, Y., Kobayashi, F. T. Maki, S. Yoshida, M. Nishikawa, H. Takano and G. Sun
    • Journal Title

      Environmental toxicology

      Volume: 2014 Pages: Open access

    • DOI

      10.1002/tox.22025

    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] PCR法を併用した超並列シーケンサーによる環境微生物叢の群集構造解析2014

    • Author(s)
      牧輝弥
    • Journal Title

      ぶんせき

      Volume: 2014 Pages: 129-130

  • [Journal Article] 空飛ぶ科学者、空飛ぶ納豆を語る2014

    • Author(s)
      牧輝弥
    • Journal Title

      リーダーのオピニオン誌 石川 自治と教育

      Volume: 6月号(681号) Pages: 30-40

  • [Journal Article] 空飛ぶ科学者、空飛ぶ納豆を語る2014

    • Author(s)
      牧輝弥
    • Journal Title

      石川教育展望 石川県教育文化会議

      Volume: 66号 Pages: 1-10

  • [Journal Article] ヤケイロタケのアレルギー学的基礎研究2014

    • Author(s)
      市瀬 孝道・牧 輝弥
    • Journal Title

      アレルギーの臨床

      Volume: 7月臨時増刊号 Pages: 34-39

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] バイオエアロゾルの越境輸送と生態学的特徴2015

    • Author(s)
      牧 輝弥(金沢大学 理工研究域)、バイオエアロゾルの越境輸送と生態学的特徴、平成27年2月20日 第2回大気エアロゾルシンポジウム 酪農学園大学
    • Organizer
      第2回大気エアロゾルシンポジウム
    • Place of Presentation
      酪農学園大学
    • Year and Date
      2015-02-20 – 2015-02-20
    • Invited
  • [Presentation] 超並列シーケンサーを用いた高高度浮遊細菌の群集構造解析2015

    • Author(s)
      牧輝弥,小林史尚,黒崎泰典,陳彬,石廣玉,洪天祥,金亮勲,柿川真紀子,松木篤,長谷川浩,岩坂泰信,「超並列シーケンサーを用いた高高度浮遊細菌の群集構造解析」、第9回大気バイオエアロゾルシンポジウム、2014年1月29日(木)、B-CON PLAZA 別府国際コンベンションセンター
    • Organizer
      第9回大気バイオエアロゾルシンポジウム
    • Place of Presentation
      B-CON PLAZA 別府国際コンベンションセンター
    • Year and Date
      2015-01-28 – 2015-01-29
  • [Presentation] 大気バイオエアロゾルの細菌群集構造解析とその生態学的意義2014

    • Author(s)
      牧 輝弥、小林史尚、柿川真紀子、陳彬、洪天祥,岩坂泰信
    • Organizer
      第7回 北陸合同バイオシンポジウム
    • Place of Presentation
      八尾ゆめの森 ゆうゆう館
    • Year and Date
      2014-11-28 – 2014-11-29
    • Invited
  • [Presentation] Species Variations in Airborne Bacterial Communities in Asian Dust Downwind Area during a Dust Event2014

    • Author(s)
      Teruya Maki, Fumihisa Kobayashi, Kazunori Hara, Bin Chen, and Yasunobu Iwasaka
    • Organizer
      2014 AAAR Annual Conference, 2014年10月23日 口頭発表
    • Place of Presentation
      Orland, Florida
    • Year and Date
      2014-10-21 – 2014-10-24
    • Invited
  • [Presentation] 中国砂漠地帯から長距離輸送される黄砂バイオエアロゾルの超並列シーケンス解析2014

    • Author(s)
      牧輝弥,小林史尚,陳彬,石廣玉,洪天祥,金亮勲,柿川真紀子,松木篤,長谷川浩,岩坂泰信
    • Organizer
      日本分析化学会 第63年会
    • Place of Presentation
      広島大学
    • Year and Date
      2014-09-17 – 2014-09-19
    • Invited
  • [Presentation] Vertical distribution of airborne bacterial communities at high altitudes of Asian dust (Kosa) source and downwind areas2014

    • Author(s)
      T. Maki, J. Betsugi, F. Kobayashi, M. Kakikawa, A. Matsuki, K. Hara, Y. Iwamoto, B. Chen, G. Shi, Y.H. Kim, C.S. Hong, Y. Iwasaka
    • Organizer
      2014 International Aerosol Conference
    • Place of Presentation
      Busan, Korea
    • Year and Date
      2014-08-31 – 2014-09-05
    • Invited
  • [Presentation] 空飛ぶ研究者、空飛ぶ納豆菌を語る(基調講演)2014

    • Author(s)
      牧輝弥
    • Organizer
      専門学校教育研究協議会
    • Place of Presentation
      金沢市
    • Year and Date
      2014-08-06 – 2014-08-06
    • Invited
  • [Presentation] Characteristics of airborne bacteria (bioaerosols) in Asian dust source region, Taklamakan Desert2014

    • Author(s)
      T. Maki, F. Kobayashi, B. Chen, G. Shi, Y.H. Kim, C.S. Hong, Y. Iwasaka
    • Organizer
      11th Annual meeting Asia Oceania Geosciences Society (AOGS) 2014
    • Place of Presentation
      札幌
    • Year and Date
      2014-07-28 – 2014-08-01
    • Invited
  • [Presentation] 空飛ぶ微生物を観たり、食べたりしよう!2014

    • Author(s)
      牧輝弥
    • Organizer
      金沢大学サテライト・プラザミニ講演,企画:金沢大学地域連携推進センター,共催:金沢子ども科学財団
    • Place of Presentation
      金沢大学サテライト
    • Year and Date
      2014-07-19 – 2014-07-19
    • Invited
  • [Remarks] バイオエアロゾル研究会

    • URL

      http://bioaerosol.jimdo.com

  • [Remarks] 金城納豆食品

    • URL

      http://www.kinjyo710.com/sora.html

  • [Remarks] なっとう界のアイドルは雲の上でスカウト!! ペンスポ2

    • URL

      http://www.hoshizaki.co.jp/penguin_island/penspo2/contents02/

URL: 

Published: 2016-06-01  

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