2015 Fiscal Year Research-status Report
風送エアロゾルが攪乱する海洋微生物生態：船舶を利用した洋上培養実験
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26340049
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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) |
石川 輝 三重大学, 生物資源学研究科, 教授 (00273350)
青木 一真 富山大学, 理工研究部, 教授 (90345546)
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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 / 海洋影響 / 地球温暖化 / 海洋植物プランクトン / 海洋細菌 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
中国砂漠地域を起源とする黄砂粒子や中国都市部で発生する大気汚染粒子(PM2.5) などの大気粒子（エ アロゾル）に は，無機物（鉱物）や有機物（生物成分）が含まれ，大陸から外洋へと長距離輸送され，その海洋影響評価は極めて重要な課題である(図２)。海洋に沈着したエアロ ゾルから溶出した化学成分は，植物プランクトンや細菌などの栄養塩（リンやチッ素など）や必須微量元素(鉄や亜鉛など)となり，その増殖を促す反面，有害金属(Cu, Pbなど)が微生物の増殖 を抑制する場合もある。現在，合衆国と日本の多くの研究グループが，環境実測データ（化学分析，衛生データ等）を使ったモデル計算によるシミュレーションで大気・海洋研究を進めている。
これに対し，申請者らの調査研究では，山岳積雪および大気観測の野外調査において，中国から飛来するエアロゾル（黄砂と汚染粒子）の粒子試料を捕集し，太平洋沖合の海水に添加培養する船舶洋上実験を実施することで，黄砂と汚染粒子が海洋微生物へ及ぼす影響を直接検証することを試みる。この結果，大気粒子（特に汚染粒子）から溶出する硝酸あるいは有機物が，植物プランクトン（大型珪藻など）の増殖を著しく促進させることが実証された。海洋と気象の条件が揃えば，越境エアロゾルが一次生産者を大きく変動させる潜在的な影響力があると言える。さらに，最先端の遺伝子解析技術である次世代シーケンサーを導入し，世界的にも理解が遅れている「エアロゾルが及ぼす海洋細菌への動態影響」を評価した結果，大気試料を添加した海水では，低栄養細菌が減少し，有機物を分解する細菌群が増殖することが判明した。さらに，大気粒子自体に含まれる微生物（バイオエアロゾル）も，同様に解析したところ，400種以上の膨大未知な細菌群が検出され，海洋への移入とその影響が示唆された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
これまでの洋上培養実験で得られた試料の解析を進めており、当初予定していた実験はほぼ完了したと見なせる。さらに、解析結果も良好であり、「沈着エアロゾルによる海洋微生物が増殖する」という現象を確実に実証することに成功した。本成果は、海水学会誌に和文で掲載され、さらには、国際学術誌Deep Sea Research Iに登校中であり、査読者とのやり取りを行っている。また、次世代シーケンサーでの解析を導入したことで、既存の実験データをバイオインフォマティクス解析でき、予期していなかった意味深い知見が得られる可能性がある。
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| Strategy for Future Research Activity |
次世代シーケンサーは，従来の遺伝子解析に較べ1000倍から100000倍の遺伝子情報を提供し，海水中の膨大未知な細菌群に関する遺伝子データベースが得られる。主立った細菌種(優占種)については直感的に考察できるが，マイナーな種(非優占種)については，コンピュータを駆使した解析(バイオインフォマティクス解析)が不可欠となる。しかも，エアロゾルの移入によって海水へと混入する大気微生物を解析するにも，次世代シーケンサーが有用であり，エアロゾルに含まれる膨大未知な微生物群の理解にも解析が不可欠となる。そこで，山岳・大気観測調査および海洋実験調査を続行しながら，収集されてくる膨大な遺伝子データベースを解析する必要がある。
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| Causes of Carryover |
購入予定の解析消耗品が予定より安価となりました。
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| Expenditure Plan for Carryover Budget |
次年度にて消耗品を購入します。
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[Journal Article] Vertical distribution of airborne bacterial communities in an Asian-dust downwind area, Noto Peninsula2015
Author(s)
T. Maki, K. Hara, F. Kobayashi, Y. Kurosaki, M. Kakikawa, A. Matsuki, C. Bin, G. Shi, H. Hasegawa, Y. Iwasaka
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Journal Title
Atmospheric Environment
Volume: 119
Pages: 282-293
DOI
Peer Reviewed / Acknowledgement Compliant
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[Presentation] Comparisons of the community structures of airborne bacteria between Asian dust (Kosa) source and downwind areas, , August 11, 2015 Lanzhou, China (招待講演).2015
Author(s)
T. Maki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, A. Matsuki, K. Kai, Y. Kurosaki, K. Onishi, M. Shinoda, B. Chen, G. Shi, Y. H. Kim, C. S. Hong, K. Watanabe, Y. Iwasaka
Organizer
International workshop on Outbreaks of Asian Dust and Environmental Regime Shift - Second JSPS Seminar
Place of Presentation
Lanzhou, China
Year and Date
2015-08-11 – 2015-08-15
Int'l Joint Research / Invited
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[Presentation] Variations in the structure of airborne bacterial communities in Asian dust (Kosa) source and downwind areas2015
Author(s)
T. Maki, F. Kobayashi, M. Kakikawa, A. Matsuki, K. Hara, Y. Kurosaki, K. Ohishi, B. Chen, G. Shi, Y.H. Kim, C.S. Hong, Y. Iwasaka
Organizer
2015 Asian Aerosol Conference
Place of Presentation
Kanazawa, Kanazawa Tokyu Hotel
Year and Date
2015-06-24 – 2015-06-27
Int'l Joint Research / Invited
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