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Elucidating the molecular heterogeneity of dissolved organic matter that governs its long-term persistence

Research Project

Project/Area Number 23K24987
Project/Area Number (Other) 22H03733 (2022-2023)
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeMulti-year Fund (2024)
Single-year Grants (2022-2023)
Section一般
Review Section Basic Section 63010:Environmental dynamic analysis-related
Research InstitutionKobe University

Principal Investigator

木田 森丸  神戸大学, 農学研究科, 助教 (70903730)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 岡崎 友輔  京都大学, 化学研究所, 助教 (40823745)
山口 保彦  滋賀県琵琶湖環境科学研究センター, 総合解析部門, 主任研究員 (50726221)
Project Period (FY) 2022-04-01 – 2025-03-31
Project Status Granted (Fiscal Year 2024)
Budget Amount *help
¥17,420,000 (Direct Cost: ¥13,400,000、Indirect Cost: ¥4,020,000)
Fiscal Year 2024: ¥5,720,000 (Direct Cost: ¥4,400,000、Indirect Cost: ¥1,320,000)
Fiscal Year 2023: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2022: ¥7,020,000 (Direct Cost: ¥5,400,000、Indirect Cost: ¥1,620,000)
Keywords溶存有機物 / 微生物 / 複雑多様性 / 琵琶湖 / FT-ICR MS / 細菌 / 分子複雑性 / 水圏有機地球化学 / 長期残存性 / 分子多様性 / 低分子
Outline of Research at the Start

水圏においてDOMが分解されずに長期間蓄積するメカニズムは不明である.植物プランクトン由来の易分解性の高分子DOMから難分解性の低分子DOMへの微生物による変換がDOMの難分解化メカニズムとして有力視されているものの,なぜ低分子DOMが難分解性を示すのかは明らかでない.本研究では,低分子DOMの分子レベルでの複雑多様性が難分解性の根拠であると考え,基質のDOM特性が低分子DOMの複雑性と難分解性をどのように規定するかを解明する.また,微生物による低分子DOMへの変換プロセスおよび関与する微生物叢をマイクロコスム実験と天然環境で解析し,影響する環境要因を解明する.

Outline of Annual Research Achievements

計画A「マイクロコスム実験による高分子DOMの影響の解明」
初年度に引き続き,パイロットスケールで基質のグルコース濃度を変えた微生物分解実験(暗条件・一定温度)を継続した.定期的な試料採取は順調に進んでおり,基本的水質およびDOMの濃度とフーリエ変換型イオンサイクロトロン質量分析計(FT-ICR MS)による分子組成解析も問題なくデータが出始めている.微生物群集組成の解析も問題なく進んでおり,水質・DOM・微生物について時系列変化を追跡している.途中経過は学会発表を行った.

計画B「DOMと微生物群集の時空間分布の解明」
初年度に引き続き,毎月深度別に琵琶湖水のサンプリングを継続しており,計画Aと同様に,水質(現場測定)およびDOMの濃度とFT-ICR MSによる分子組成解析を円滑に継続している.微生物群集組成についても同じく問題なく進展中である.DOMの分子サイズ分布を定量するためのサイズ排除クロマトグラフィー全有機炭素(SEC-TOC)分析も初期のサンプルに対してデータが出ている.DOM-細菌の共変動解析も初年度のサンプルについておこない,両者の共変動を検出する目途がついている.

Current Status of Research Progress
Current Status of Research Progress

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

Reason

研究実績の概要に示した通り,進捗は順調である.

Strategy for Future Research Activity

3年間のモニタリング的性質のある研究であるので,R5年度もR4年度と同様の手順で計画を進めて行く.

Report

(2 results)
  • 2023 Annual Research Report
  • 2022 Annual Research Report
  • Research Products

    (17 results)

All 2023 2022 Other

All Int'l Joint Research (2 results) Presentation (15 results) (of which Int'l Joint Research: 2 results,  Invited: 5 results)

  • [Int'l Joint Research] Universitat de Girona/Universitat Politecnica de Catalunya(スペイン)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Int'l Joint Research] University of Oldenburg(ドイツ)

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 湖深水層における高分子溶存有機物の隠れた循環の可能性2023

    • Author(s)
      山口保彦, 岡﨑友輔, 霜鳥孝一, 今井章雄, 早川和秀
    • Organizer
      日本地球惑星科学連合2023年大会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Cryptic cycling of high molecular weight dissolved organic matter in the hypolimnion of a deep lake2023

    • Author(s)
      Yamaguchi, Y. T., Okazaki, Y., Shimotori, K., Imai, A., and Hayakawa K.
    • Organizer
      ASLO 2023 Aquatic Sciences Meeting
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 湖水溶存有機物の分子サイズ別生分解速度の分布とモデル化2023

    • Author(s)
      山口保彦, 霜鳥孝一, 中村光穂, 早川和秀
    • Organizer
      日本地球化学会第70回年会
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 溶存有機物のゆっくりとした分解が水圏生態系で持つ機能を探る2023

    • Author(s)
      山口保彦
    • Organizer
      第十回日本プランクトン学会・若手の会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] FT-ICR MS による琵琶湖溶存有機物の分子組成の時空間分布:その多様度に着目して2023

    • Author(s)
      木田森丸, 大平麻有里, 山口保彦, 岡崎友輔, 西村裕志
    • Organizer
      日本腐植物質学会 第39回講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 異なるグルコース濃度の培養実験における微生物代謝物の分子多様性の経時変化2023

    • Author(s)
      大平麻有里, 山口保彦, 岡嵜友輔, 西村裕志, 木田森丸
    • Organizer
      日本腐植物質学会 第39回講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 南極湖沼における微生物由来溶存有機物の分子的多様性の支配要因2023

    • Author(s)
      木田森丸
    • Organizer
      日本陸水学会第87回大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] FT-ICR MSによる琵琶湖溶存有機物の季節・深度別の分子組成解析2023

    • Author(s)
      大平麻有里, 山口保彦, 岡嵜友輔, 西村裕志, 木田森丸
    • Organizer
      第40回有機地球化学(伊都)シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 水圏の溶存有機物の分子組成および多様性の規定要因に関する研究2023

    • Author(s)
      木田森丸
    • Organizer
      第40回有機地球化学(伊都)シンポジウム
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      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Determinants of Microbial-Derived Dissolved Organic Matter Diversity in Antarctic Lakes2023

    • Author(s)
      Morimaru Kida, Julian Merder, Nobuhide Fujitake, Yukiko Tanabe, Kentaro Hayashi, Sakae Kudoh, Thorsten Dittmar
    • Organizer
      ASLO 2023 Aquatic Sciences Meeting
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 南極湖沼における溶存有機物の分子的多様性の支配要因の解明2022

    • Author(s)
      木田森丸, Julian Merder, 藤嶽暢英, 田邊優貴子, 林健太郎, 工藤栄, Thorsten Dittmar
    • Organizer
      2022年度生物地球化学研究会 現地セッション
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      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 南極湖沼における溶存有機物の分子組成の規定要因2022

    • Author(s)
      木田森丸
    • Organizer
      第336回 京都大学 生態研セミナー
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      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] FT-ICR MSと多変量解析による南極湖沼の溶存有機物の多様性とその影響要因の解明2022

    • Author(s)
      木田森丸
    • Organizer
      第496回 京都大学 生存圏シンポジウム
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 湖沼深水層の細菌の生態学2022

    • Author(s)
      岡崎友輔, 中野伸一
    • Organizer
      日本陸水学会第86回大会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 分子サイズを鍵にして水圏溶存有機物の動態と物質循環的役割を再考する2022

    • Author(s)
      山口保彦
    • Organizer
      第336回 京都大学 生態研セミナー
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Invited

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Published: 2022-04-19   Modified: 2024-12-25  

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