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
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26304003
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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) |
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)
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| Project Period (FY) |
2014-04-01 – 2017-03-31
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| 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 |
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| 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（ｱﾌﾘﾝｶﾝﾀﾞｽﾄ・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。
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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
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。
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| 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。
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| 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。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
４月上旬の調査において使用する。
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Research Products
(21 results)
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[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
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Journal Title
Allergy, Asthma & Clinical Immunology
Volume: 10
Pages: 1-12
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[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
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Journal Title
Environmental toxicology
Volume: 2014
Pages: Open access
DOI
Peer Reviewed / Open Access
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[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
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