海水中の尿素の高感度分析法の開発と貧栄養海域の物質循環における尿素の役割の解明

• 研究課題/領域番号: 17H01852
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 環境動態解析
• 研究機関: 東京海洋大学
• 研究代表者: 橋濱 史典 東京海洋大学, 学術研究院, 准教授 (80535807)
• 研究分担者: 神田 穣太 東京海洋大学, 学術研究院, 教授 (60202032)
• 研究期間 (年度): 2017-04-01 – 2022-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2021年度)
• 配分額: 17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円); 2021年度: 2,990千円 (直接経費: 2,300千円、間接経費: 690千円); 2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2019年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円); 2018年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円); 2017年度: 3,640千円 (直接経費: 2,800千円、間接経費: 840千円)
• キーワード: 海洋科学 / 環境分析 / 尿素 / 亜熱帯海域

研究成果の概要

低濃度の尿素を定量可能な全自動高感度吸光光度分析システムを用いて、貧栄養海域における尿素のダイナミクスを観測し、尿素が純群集生産（光合成による正味の二酸化炭素吸収）を支える窒素源であるか否かを検証した。無機窒素栄養塩類が枯渇した亜熱帯海域において尿素はナノモルレベルで存在しており、ウレアーゼ遺伝子解析や15N尿素取り込み実験によって微生物群集が尿素を利用している事実を確認した。一方、純群集生産を駆動する窒素源としては尿素のみならず、他の溶存有機態窒素も重要であることが各形態窒素濃度の季節収支の解析から明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

貧栄養な亜熱帯海域の純群集生産（光合成による正味の二酸化炭素吸収）を駆動する窒素源としてこれまで見過ごされてきた尿素の寄与を評価することに成功した。尿素が微生物群集に利用されている実態を捉えることに成功したが、年間の純群集生産の駆動源としては尿素だけでなく他の溶存有機態窒素も大きく寄与していることを示すことができた。微生物群集による窒素の利用は二酸化炭素から有機物をつくる光合成を支えるものであり、本研究の成果は地球上の二酸化炭素収支の仕組みを理解する上で重要な知見となる。

研究成果

• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] Hong Kong Univ. Sci. Tech.(中国)
• [国際共同研究] University of Tasmania(オーストラリア)
• [国際共同研究] Plymouth Marine Laboratory(英国)
• [雑誌論文] Phytoplankton dynamics as a response to physical events in the oligotrophic Eastern Indian Ocean (2022)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Yukio Masumoto, Hongbin Liu, Hiroshi Ogawa, Hiroaki Saito
  • 雑誌名: Progress in Oceanography 巻: 203 ページ: 102784-102784
  • DOI: 10.1016/j.pocean.2022.102784
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] 海洋学の10 年展望2021：中緯度 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典・纐纈慎也・近藤能子・佐々木克徳・杉本周作・高橋一生・長井健容・西岡純・林田博士・平井淳也
  • 雑誌名: 海の研究 巻: 30 号: 5 ページ: 127-154
  • DOI: 10.5928/kaiyou.30.5_127
  • NAID: 130008131961
  • ISSN: 0916-8362, 2186-3105
  • 年月日: 2021-11-15
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Nanomolar phosphate supply and its recycling drive net community production in the subtropical North Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Hashihama Fuminori、Yasuda Ichiro、Kumabe Aki、Sato Mitsuhide、Sasaoka Hiroshi、Iida Yosuke、Shiozaki Takuhei、Saito Hiroaki、Kanda Jota、Furuya Ken、Boyd Philip W.、Ishii Masao
  • 雑誌名: Nature Communications 巻: 12 号: 1 ページ: 3462-3462
  • DOI: 10.1038/s41467-021-23837-y
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Regionally variable responses of nitrogen fixation to iron and phosphorus enrichment in the Pacific Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Iwao Tanita, Takuhei Shiozaki, Taketoshi Kodama, Fuminori Hashihama, Mitsuhide Sato, Kazutaka Takahashi, Ken Furuya
  • 雑誌名: Journal of Geophysical Research: Biogeosciences 巻: 126 号: 9 ページ: 1-13
  • DOI: 10.1029/2021jg006542
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Assimilation and oxidation of urea‐derived nitrogen in the summer Arctic Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Hashihama Fuminori、Endo Hisashi、Ijichi Minoru、Takeda Noriko、Makabe Akiko、Fujiwara Amane、Nishino Shigeto、Harada Naomi
  • 雑誌名: Limnology and Oceanography 巻: 66 号: 12 ページ: 4159-4170
  • DOI: 10.1002/lno.11950
  • 査読あり
• [雑誌論文] Cross-basin differences in the nutrient assimilation characteristics of induced phytoplankton blooms in the subtropical Pacific waters (2021)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito, Taketoshi Kodama, Saori Yasui-Tamura, Jota Kanda, Iwao Tanita, Hiroshi Ogawa, E. Malcolm S. Woodward, Philip W. Boyd, Ken Furuya
  • 雑誌名: Biogeosciences 巻: 18 号: 3 ページ: 897-915
  • DOI: 10.5194/bg-18-897-2021
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Phytoplankton growth and grazing mortality through the oligotrophic subtropical North Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: in press 号: 3 ページ: 505-521
  • DOI: 10.1007/s10872-020-00580-4
  • NAID: 40022579312
  • 査読あり
• [雑誌論文] Biogeochemical controls of particulate phosphorus distribution across the oligotrophic subtropical Pacific Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito, Takuhei Shiozaki, Makoto Ehama, Shuhei Suwa, Takanori Sugiyama, Haruka Kato, Jota Kanda, Mitsuhide Sato, Taketoshi Kodama, Tamaha Yamaguchi, Sachiko Horii, Iwao Tanita, Shota Takino, Kazutaka Takahashi, Hiroshi Ogawa, Philip W. Boyd, Ken Furuya
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 34 号: 9
  • DOI: 10.1029/2020gb006669
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Biological nitrogen fixation detected under Antarctic sea ice (2020)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Fujiwara Amane、Inomura Keisuke、Hirose Yuu、Hashihama Fuminori、Harada Naomi
  • 雑誌名: Nature Geoscience 巻: 13 号: 11 ページ: 729-732
  • DOI: 10.1038/s41561-020-00651-7
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Automated simultaneous determination of total dissolved nitrogen and phosphorus in seawater by persulfate oxidation method (2020)
  • 著者名/発表者名: Saori Yasui-Tamura, Fuminori Hashihama, Hiroshi Ogawa, Takashi Nishimura, Jota Kanda
  • 雑誌名: Talanta Open 巻: 2 ページ: 100016-100016
  • DOI: 10.1016/j.talo.2020.100016
  • 査読あり / オープンアクセス
• [雑誌論文] Automated colorimetric determination of nanomolar urea in seawater by gas-segmented continuous flow analysis using a liquid waveguide capillary cell (2020)
  • 著者名/発表者名: Noriko Takeda, Fuminori Hashihama, Jota Kanda
  • 雑誌名: Talanta 巻: 208 ページ: 120371-120371
  • DOI: 10.1016/j.talanta.2019.120371
  • 査読あり
• [雑誌論文] Assessment of potential phagotrophy by pico- and nanophytoplankton in the North Pacific Ocean using flow cytometry (2019)
  • 著者名/発表者名: Mitsuhide Sato, Fuminori Hashihama
  • 雑誌名: Aquatic Microbial Ecology 巻: 82 号: 3 ページ: 275-288
  • DOI: 10.3354/ame01892
  • 査読あり
• [雑誌論文] Linkage Between Dinitrogen Fixation and Primary Production in the Oligotrophic South Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Bombar Deniz、Riemann Lasse、Sato Mitsuhide、Hashihama Fuminori、Kodama Taketoshi、Tanita Iwao、Takeda Shigenobu、Saito Hiroaki、Hamasaki Koji、Furuya Ken
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 32 号: 7 ページ: 1028-1044
  • DOI: 10.1029/2017gb005869
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Stable isotopic evidence for differential contribution of diazotrophs to the epipelagic grazing food chain in the mid-Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Horii, S., K. Takahashi, T. Shiozaki, F. Hashihama, & K. Furuya
  • 雑誌名: Global Ecology and Biogeography 巻: 27 号: 12 ページ: 1467-1480
  • DOI: 10.1111/geb.12823
  • 査読あり
• [雑誌論文] Basin scale variability of active diazotrophs and nitrogen fixation in the North Pacific, from the tropics to the subarctic Bering Sea (2017)
  • 著者名/発表者名: Shiozaki Takuhei、Bombar Deniz、Riemann Lasse、Hashihama Fuminori、Takeda Shigenobu、Yamaguchi Tamaha、Ehama Makoto、Hamasaki Koji、Furuya Ken
  • 雑誌名: Global Biogeochemical Cycles 巻: 31 号: 6 ページ: 996-1009
  • DOI: 10.1002/2017gb005681
  • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
• [雑誌論文] Basin-scale distribution of NH4+ and NO2- in the Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Yasunaka Sayaka、Nojiri Yukihiro、Hashioka Taketo、Yoshikawa Chisato、Kodama Taketoshi、Nakaoka Shin-ichiro、Chiba Sanae、Hashihama Fuminori、Wakita Masahide、Furuya Ken、Sasano Daisuke、Murata Akihiko、Uchida Hiroshi、Aoyama Michio
  • 雑誌名: Journal of Oceanography 巻: 74 号: 1 ページ: 1-11
  • DOI: 10.1007/s10872-017-0433-1
  • 査読あり / オープンアクセス
• [学会発表] Effect of geographical variation in primary productivity and nitrogen fixation on mesopelagic fish community in the subtropical North Pacific (2021)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Nagatomo, Sachiko Horii, Junya Hirai, Fuminori Hashihama, Tetsuya Sado, Tekehiko Fukuchi, Masaki Miya, Kazutaka Takahashi
  • 学会等名: ASLO Aquatic Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Nitrogen fixation and diazotroph community structure in the eastern Indian Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Sato Takuya, Shiozaki Takuhei, Fuminori Hashihama, Toshihiko Takemura, Kazutaka Takahashi
  • 学会等名: ASLO Aquatic Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Transient phytoplankton blooms and their formation mechanisms in oligotrophic subtropical and tropical oceans (2021)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Yukio Masumoto, Hongbin Liu, Hiroshi Ogawa, Hiroaki Saito
  • 学会等名: IMBER West Pacific Symposium 2021
  • 国際学会
• [学会発表] Temporary phytoplankton bloom induced by physical disturbances in the Eastern Indian Ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang・Fuminori Hashihama・Hiroaki Saito
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [学会発表] 海洋学の10年展望2021：中緯度 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典・纐纈慎也・近藤能子・佐々木克徳・杉本周作・高橋一生・長井健容・西岡純・林田博士・平井淳也
  • 学会等名: 日本海洋学会創立80周年記念シンポジウム
  • 招待講演
• [学会発表] 北太平洋亜熱帯域の純群集生産を駆動するナノモルレベルのリン供給と迅速な再生 (2021)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典・安田一郎・隈部あき・佐藤光秀・笹岡洋志・飯田洋介・塩崎拓平・齊藤宏明・神田穣太・古谷研・Philip W. Boyd・石井雅男
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] Temporary phytoplankton blooms in oligotrophic subtropical and tropical ocean (2021)
  • 著者名/発表者名: 江思宇・橋濱史典・齊藤宏明
  • 学会等名: 日本海洋学会海洋生物研究会海洋生物シンポジウム
• [学会発表] なぜTrichodesmium spp.は群体を形成するのか？：VPRによる鉛直分布観察結果から考える適応的意義 (2021)
  • 著者名/発表者名: 由井智啓・堀井幸子・橋濱史典・筧 茂穂・高橋一生
  • 学会等名: 日本海洋学会海洋生物研究会海洋生物シンポジウム
• [学会発表] Nanomolar nutrient dynamics in the oligotrophic subtropical ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Fuminori Hashihama
  • 学会等名: IMAS-CSIRO BGC Discussion Group Meeting
  • 国際学会 / 招待講演
• [学会発表] Biological nitrogen fixation detected under Antarctic sea ice (2020)
  • 著者名/発表者名: Takuhei Shiozaki, Amane Fujiwara, Keisuke Inomura, Yuu Hirose, Fuminori Hashihama, Naomi Harada
  • 学会等名: Symposium on Polar Science
  • 国際学会
• [学会発表] Distribution and isotopic composition of N2O in the eastern Indian Ocean (2020)
  • 著者名/発表者名: Sakae Toyoda・Kotaro Terajima・Naohiro Yoshida・Chisato Yoshikawa・Akiko Makabe・Fuminori Hashihama・Hiroshi Ogawa
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合 (JpGU-AGU Joint Meeting)
• [学会発表] Temporary phytoplankton biomass increases in oligotrophic subtropical and tropical oceans (2020)
  • 著者名/発表者名: 江思宇・橋濱史典・齊藤宏明
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 南極海海氷域における窒素固定の発見 (2020)
  • 著者名/発表者名: 塩崎拓平・藤原周・井之村啓介・広瀬侑・橋濱史典・原田尚美
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 東部インド洋における窒素固定者群集構造と窒素固定活性の関係 (2020)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓哉・塩崎拓平・橋濱史典・高橋一生
  • 学会等名: 日本海洋学会海洋生物研究会海洋生物シンポジウム
• [学会発表] Comparison of phytoplankton growth and mortality in oligotrophic subtropical North Pacific and Eastern Indian Ocean (2019)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito
  • 学会等名: PICES annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] ナノモルレベル栄養塩類の分布と今後の展望 (2019)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典
  • 学会等名: 東京大学大気海洋研究所共同利用研究集会「白鳳丸30周年記念世界一周航海 (HEAW30) へ向けた研究戦略会議」
  • 招待講演
• [学会発表] 貧栄養海域における尿素と無機窒素栄養塩類の地理的変動 (2019)
  • 著者名/発表者名: 武田典子・橋濱史典・塩崎拓平・佐藤拓哉・高橋一生・安井沙織・神田穣太
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 東部インド洋熱帯・亜熱帯外洋域における魚類マイクロネクトン群集の分布と変動要因 (2019)
  • 著者名/発表者名: 長友佑太朗・佐藤拓哉・Zhou Fanyu・一戸凌・平井惇也・西部裕一郎・橋濱史典・高橋一生
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 東部インド洋における窒素固定活性の南北勾配 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐藤拓哉・塩崎拓平・橋濱史典・武田典子・佐藤光秀・高橋一生
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 長光路吸光光度分析法を用いた全粒状窒素・リンの高感度計測 (2019)
  • 著者名/発表者名: 佐々木里樹・橋濱史典・武田典子・神田穣太
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 北太平洋亜熱帯域におけるProchlorococcusのウレアーゼ遺伝子発現 (2019)
  • 著者名/発表者名: 岡戸創・塩崎拓平・佐藤光秀・堀井幸子・山口珠葉・佐藤拓哉・高橋一生・濵崎恒二・武田典子・杉山貴紀・加藤遥・安井沙織・神田穣太・橋濱史典
  • 学会等名: 日本海洋学会海洋生物研究会海洋生物シンポジウム
• [学会発表] 北太平洋外洋域における混合栄養性マイクロプランクトンの地理分布と環境要因との関連 (2019)
  • 著者名/発表者名: 高野永実子・堀井幸子・仲村康秀・橋濱史典・高橋一生
  • 学会等名: 日本海洋学会海洋生物研究会海洋生物シンポジウム
• [学会発表] Nutrient front across the Kuroshio (2018)
  • 著者名/発表者名: Hiroaki Saito, Fuminori Hashihama, Yu Umezawa, Ryu Nozaki, Hiroshi Ogawa, Hideki Fukuda
  • 学会等名: International Symposium: Understanding Changes in Transitional Areas of the Pacific (PICES)
  • 国際学会
• [学会発表] Microzooplankton selective grazing on phytoplankton in the subtropical North Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito
  • 学会等名: 8th China-Japan-Korea IMBER Symposium
  • 国際学会
• [学会発表] Transpaficic distribution of micronektonic fish community in the subtropical open water (2018)
  • 著者名/発表者名: Yutaro Nagatomo, Kazutaka Takahashi, Tetsuya Sado, Masaki Miya, Fuminori Hashihama, Sachiko Horii, Junya Hirai
  • 学会等名: PICES annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] The role of ammonium excretion of small planktonic copepods in epipelagic nitrogen cycle in the subtropical North Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Ken-ichi Nakamura, Kazutaka Takahashi, Fuminori Hashihama, Ken Furuya
  • 学会等名: PICES annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] Microzooplankton selective grazing on phytoplankton in the subtropical North Pacific Ocean (2018)
  • 著者名/発表者名: Siyu Jiang, Fuminori Hashihama, Hiroaki Saito
  • 学会等名: PICES annual meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 海水中の尿素の高感度自動分析法の開発 (2018)
  • 著者名/発表者名: 武田典子・橋濱史典・神田穣太・石井雅男
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] 湿式酸化分解法による海水中の全溶存窒素・リンの全自動分析 (2018)
  • 著者名/発表者名: 安井沙織・橋濱史典・西村崇・小川浩史・神田穣太
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] Contribution of diazotrophs to the epipelagic grazing food chain in the subtropical mid-Pacific (2018)
  • 著者名/発表者名: Ken Furuya, Sachiko Horii, Kazutaka Takahashi, Takuhei Shiozaki, Fuminori Hashihama
  • 学会等名: Ocean Science Meeting
  • 国際学会
• [学会発表] 西部北太平洋亜熱帯域における栄養塩環境と植物プランクトン群集の季節変動 (2017)
  • 著者名/発表者名: 橋濱史典・隈部あき・笹岡洋志・羽住彩花・石井雅男・佐藤光秀
  • 学会等名: 日本海洋学会
• [学会発表] Biological nitrogen fixation sustains fishery production in the subtropical Pacific Ocean (2017)
  • 著者名/発表者名: Sachiko Horii, Kazutaka Takahashi, Natsuki Gonda, Takuhei Shiozaki, Junji Yonezawa, Kazuto Andoh, Ichiro Komazawa, Fuminori Hashihama, Ken Furuya
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合
• [備考] プレスリリース：海の砂漠の謎に迫る！ －ほんのわずかなリンの供給が活発な生物生産を駆動－
  • URL: https://www.kaiyodai.ac.jp/topics/img/c263d0645387382174724494a6ba76ec.pdf