微生物rRNAの自然レベル放射性炭素分析に基づく海洋堆積物中炭素サイクルの解明

• 研究課題/領域番号: 18310019
• 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: 独立行政法人国立環境研究所 (2007-2008); 独立行政法人海洋研究開発機構 (2006)
• 研究代表者: 内田 昌男 独立行政法人国立環境研究所, 化学環境研究領域, 主任研究員 (50344289)
• 研究分担者: 内海 真生 (内海 真夫) 筑波大学, 大学院生命環境科学研究科, 准教授 (60323250)
• 研究期間 (年度): 2006 – 2008
• 研究課題ステータス: 完了 (2008年度)
• 配分額: 17,740千円 (直接経費: 15,700千円、間接経費: 2,040千円); 2008年度: 4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円); 2007年度: 4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円); 2006年度: 8,900千円 (直接経費: 8,900千円)
• キーワード: 物質環境 / 極限環境 / 微生物生態学 / 放射性炭素 / 微生物 / 炭素循環 / 同位体 / RNA / DNA / 海底堆積物 / 代謝 / 気候変動 / メタンハイドレード / 地球化学 / 環境変動

研究概要

堆積物中に保存されている様々な起源を持つ脂質バイオマーカーは、過去・現在における生物地球化学サイクル理解のための多くの知見を提供し、特に分子レベル炭素安定同位体比は、炭素循環の観点から重要な分析手法となっている。本研究では、従来の脂質バイオマーカーに代わる新たな微生物起源分子として微生物のrRNAに注目し、その炭素安定同位体比分析方法の検討を行い、生物地球化学的研究への応用可能性について検討した。大腸菌試料から抽出精製したRNAの同位体比は、-23.9±0.6‰(n=4)であり、培養基質として使用した有機物であるBacto-tryptoneと酵母エキスの-24.4±0.3‰(n=3)とほぼ同じだった。陸奥湾表層堆積物4層(海底下3mまで)から抽出したRNAの同位体比は、-23.6.-22.0‰(±0.4,n=5)の範囲にあり、最表層で最も軽い値を示した。これは、最表層における微生物分解の基質が明らかにそれ以外の層準と異なるコンポーネントを含んでいる事を示している。有機物の供給と堆積物への埋没の観点からも微生物による初期続性作用のプロセスを解明するための重要な知見を提供するものと考えられる。

研究成果

• [雑誌論文] An interlaboratory study of TEX86 and BIT analysis using high-performance liquid chromatography-mass spectrometry. (2009)
  • 著者名/発表者名: Schouten, S., Hopmans, E. C., van der Meer, J., Mets, A., Bard, E., Bianchi, T. S., Diefendorf, A., Escala, M., Freeman, K. H., Furukawa, Y., Huguet, C., Ingalls, A., Menot-Combes, G., Nederbragt, A. J., Oba, M., Pearson, A., Pearson, E. J., Rosell-Mele, A., Schaeffer, P., Shah, S. R., Shanahan, T. M., Smith, R. W., Smittenberg, R., Talbot, H. M., Uchida, M.Van Mooy, B. A. S., Yamamoto, M., Zhang, Z. H., and Damste, J. S. S.
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems 10, Q03012
  • 査読あり
• [雑誌論文] An interlaboratory study of TEX86 and BIT analysis using high-performance liquid chromatography-mass spectrometry (2009)
  • 著者名/発表者名: Schouten, S., Hopmans, E. C., van der Meer, J.. Mets, A., Bard, E., Bianchi, T. S., Diefendorf, A., Escala, M., Freeman, K. H., Furukawa, Y., Huguet, C., Ingalls, A., Menot-Combes, G,, Nederbragt, A. J., Oba, M., Pearson, A., Pearson, E. J., Rosell-Mele,
  • 雑誌名: Geochemistry Geophysics Geosystems
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiocarbon-based carbon source quantification of anomalous isotopic foraminifera in last glacial sediments in the western North Pacific (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M., K. Ohkushi, K. Kimoto, F. Inagaki, T. Ishimura, U. Tsunogai, T. TuZino, and Y. Shibata
  • 雑誌名: Geochem. Geophys. Geosyst 9, Q04N14
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ecosystem-scale carbon isotope ratio of respired CO2 in cool-temperate deciduous forests under Asian monsoon climate (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M., M. Kondo, Y. Nojiri, H. Mukai, S. Murayama, T. Machida, H. Koizumi, N. Ogura, and Y. Ambe
  • 雑誌名: J. Geophys. Res
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiocarbon-based carbon source quantification of anomalous isotopic foraminifera in last glacial sediments in the western North Pacific (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M., K. Ohkushi, K. Kimoto, F. Inagaki, T. Ishimura. U. Tsunogai, T. TuZino, Y. Shibata
  • 雑誌名: Geochem. Geophys, Geosyst
  • 査読あり
• [雑誌論文] Ecosystem-scale carbon isotope ratio of respired CO2 in cool-temperate deciduous forests under Asian monsoon climate (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida. M., M. Kondo, Y. Nojiri, H. Mukai, S. Murayama, T. Machida, H. Koizumi, N. Ogura, Y. Ambe
  • 雑誌名: J. Geophys. Res
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of C-14/C-12 of acetaldehyde in indoor air by compound specific radiocarbon analysis (2008)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Shinohara, N., Yoshinaga, J., Uchida, M., Matsuda, A., Yoneda, M., Shibata, Y.
  • 雑誌名: tmospheric Environment 42 ページ: 1049-1056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in C-3/C-4 vegetation in the continental interior of the Central Himalayas associated with monsoonal paleocimatic changes during the last 600 kyr (2008)
  • 著者名/発表者名: Mampuku, M., Yamanaka, T., Uchida, M., Fujii, R., Maki, T., Sakai, H.
  • 雑誌名: Climate of the Past 4 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Determination of C-14/C-12 of acetaldehyde in indoor air by compound specific radiocarbon analysis. (2007)
  • 著者名/発表者名: Kato, Y., Shinohara, N., Yoshinaga, J., Uchida, M., Matsuda, A., Yoneda, M., and Shibata, Y.
  • 雑誌名: Atmospheric Environment 42 ページ: 1049-1056
  • 査読あり
• [雑誌論文] Changes in C-3/C-4 vegetation in the continental interior of the Central Himalayas associated with monsoonal paleoclimatic changes during the last 600 kyr. (2007)
  • 著者名/発表者名: Mampuku, M., Yamanaka, T., Uchida, M., Fujii, R., Maki, T., and Sakai, H.
  • 雑誌名: Climate of the Past 4 ページ: 1-9
  • 査読あり
• [雑誌論文] Radiocarbon marine reservoir ages in the Northwestern Pacific off Hokkaido island, Japan, durint the last deglacial period. (2007)
  • 著者名/発表者名: Ohkushi, K., M. Uchida, K. Aoki,M. Yoneda, K. Ikehara, K. Minoshima, H. Kawahata, R. Tada, M. Murayama, Y. Shibata
  • 雑誌名: Radiocarbon Vol 49, Nr 2 ページ: 963-968
  • 査読あり
• [雑誌論文] The importance of ultrafine particles as a control on the distribution of organic carbon in Washington Margin and Cascadia Basin sediments. (2007)
  • 著者名/発表者名: Coppola,L., O. Gustafsson, P. Andersson, T.I. Eglinton, M. Uchida, A.F. Dickens
  • 雑誌名: Chemical Geology 243 ページ: 142-156
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sphagnum peatland development at their southern climatic range in West Siberia, trends and peat accumulation patterns (2007)
  • 著者名/発表者名: Peregon, A. Uchida, M. Shibata, Y.
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 2
  • 査読あり
• [雑誌論文] Organic carbon and microbial biomass in a raised beach deposit under terrestrial vegetation in the High Arctic, Ny-Alesund, Svalbard (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakatsubo,T., S. Yoshitake, M. Uchida, M. Uchida, Y. Shibata, H. Koizumi
  • 雑誌名: Polar research 27 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] 安定同位体分析を用いた呼吸起源CO2の再固定過程(CO2 recycling)の評価 (2007)
  • 著者名/発表者名: 近藤美由紀・内田昌男・小泉博
  • 雑誌名: システム農学会誌 23
  • 査読あり
• [雑誌論文] Deep water ventilation in the northwestern North Pacific during the last deglaciation and the early Holocene (15-5 cal. Kyr B.P.) based on AMS 14C dating (2007)
  • 著者名/発表者名: Minoshima, K., H. Kawahata, T. Irino, K. Ikehara, K. Aoki, M. Uchida, M. Yoneda, Y. Shibata
  • 雑誌名: Nuclear Instruments and Methods in Physics Research B 259 ページ: 448-452
  • 査読あり
• [雑誌論文] ガスクロマトグラフと加速器質量分析計の組み合わせ(GC-AMS)による個々の化合物の放射性炭素年代測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 柴田康行・内田昌男・米田穣・田中敦・鈴木亮・廣田正史・鵜野光・小林利行・小林千明・植弘崇
  • 雑誌名: 真空 vol.50(7) ページ: 480-485
  • NAID: 10019750241
• [雑誌論文] Organic carbon and microbial biomass in a raised beach deposit under terrestrial vegetation in the High Arctic,Ny-Alesund,Svalbard (2007)
  • 著者名/発表者名: Nakatsubo, T., S. Yoshitake, M. Uchida, M. Uchida, Y. Shibata, H. Koizumi
  • 雑誌名: Polar research 27 ページ: 23-28
  • 査読あり
• [雑誌論文] Sphagnum peatland development at their southern climatic range in West Siberia:trends and peat accumulation patterns (2007)
  • 著者名/発表者名: Peregon, A., Uchida, M., Shibata, Y.
  • 雑誌名: Environmental Research Letters 2 ページ: 1-5
  • 査読あり
• [雑誌論文] Compound specific radiocarbon analysis (CSRA) of polycyclic aromatic hydrocarbons (PAHs) in fine organic aerosols from residential area of suburb Tokyo (2006)
  • 著者名/発表者名: Kumata, H., M.Uchida, E.Sakuma, K.Fujiwara, M.Yoneda, Y.Shibata
  • 雑誌名: Environmental Science and Technology 40 ページ: 3474-3480
• [学会発表] 北極海における古細菌マリンクレンアーキオータに関する生物地球化学的研究-1.古細菌群集の水平・鉛直分布- (2009)
  • 著者名/発表者名: 佐藤千恵, 内海真生, 黒木由貴子, 陳剛, 内田昌男
  • 学会等名: Blue Earth'09
  • 発表場所: 東京 立教大学
  • 年月日: 2009-03-12
• [学会発表] Photochemical extraction system for radiocarbon analysis of marine dissolved organic carbon at NIES-TERRA (2008)
  • 著者名/発表者名: Masao Uchida, Masanori Suzuki, Yukiko Kuroki, Motoo Utsumi, Yasuyuki Shibata
  • 学会等名: 11th International Conference on Accelerator Mass Spectrometry
  • 発表場所: University of Vienna, Austria
  • 年月日: 2008-09-15
• [学会発表] Hydrodynamic controls on the molecular-level compositions, D14C and d13C signatures of organic matter in sediments along a shelf-slope-basin transect (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida M.,Eglinton, Montlucn,Hayes j.m.,Coppolal. ,Gustafsson O. ,Andersson p.
  • 学会等名: Gordon research conference
  • 発表場所: Tilton School, New Hampshire USA
  • 年月日: 2008-07-28
• [学会発表] Compound-specific radiocarbon based-carbon source apportionment of carbon dioxide emitted from the Arctic soil: Implication for novel mechanism of microbial fossil carbon decomposition (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,内田雅己,近藤美由紀,中坪孝之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉 幕張メッセ
  • 年月日: 2008-05-25
• [学会発表] Compound-specific radiocarbon based-carbon source apportionment of carbon dioxide emitted from the Arctic soil : Implication for novel mechanism of microbial fossil carbon decomposition (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男, 内田雅己, 近藤美由紀, 中坪孝之
  • 学会等名: 日本地球惑星科学連合2008年大会
  • 発表場所: 千葉 幕張メッセ
  • 年月日: 2008-05-25
• [学会発表] 有孔虫化石の放射性炭素年代測定による最終退氷期北西太平洋における数十年.数百年スケール海洋循環変動の高精度復元 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,大串健一,Timothy I. Eglinton,James P. Kennett,柴田康行
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] C測定による東京微小大気エアロゾル(PM1.1, PM10)中燃焼由来汚染化学物質(PAHs)並びブラックカーボンの起源推定 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,熊田英峰,佐久間英輔,藤原祺多夫、柴田康行
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] 最終退氷期十勝沖海底コアに記録された海底下メタンハイドレート湧出現象 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,串健一,稲垣史生,石村豊穂,角皆潤,柴田康行
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] 核実験由来大気^<14>CO_2を用いた森林土壌有機炭素のレジデンスタイムの推定と土壌呼吸(微生物・根)の分離:温暖化影響土壌圏炭素の脆弱性の評価のための手法開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,近藤美由紀,大塚俊之,村山昌平
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] 森林大気中有機エアロゾルの放射性炭素分析による大気CO_2の光合成同位体分別効果推定の試み:陸域炭素循環モデルの高精度化に向けたパラメータの開発 (2008)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,熊田英峰,近藤美由紀,村山昌平,三枝信子
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-07
• [学会発表] Hydrodynamic controls on the molecular-level composition of organic matter in sediments along Washington Margin and Cascadia Basin transect (2008)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M., T.I. Eglinton, D. Montlucon, J.M. Hayes, L.Coppola, O. Gustafsson, P.Andersson
  • 学会等名: 2008 Ocean sciences meeting
  • 発表場所: USA
  • 年月日: 2008-03-04
• [学会発表] 微生物による海洋DOC物質循環の定量的解明のための古細菌脂質分子^<14>C分析前処理条件の検討 (2008)
  • 著者名/発表者名: 黒木 由貴子・内田 昌男・内海 真生・松田 あゆり・鈴木 優憲・中宮 邦近・陳 剛・佐藤 千恵
  • 学会等名: 第10回AMSシンポジウム
  • 発表場所: 東京大学
  • 年月日: 2008-03-02
• [学会発表] Anti-phase variability of North Pacific ventilation and Atlantic overturning circulation during the last deglaciation (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M, K., Ohkushi, J P. Kennett, TI.Eglinton, K. Kimoto, Y. Shibata
  • 学会等名: 2007 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-12
• [学会発表] Radiocarbon-based Turnover Time Estimates of Soil Organic Carbon in a Cool-temperate Deciduous Forest in Asian Monsoon Region (2007)
  • 著者名/発表者名: Kondo,M., M. Uchida, S Murayama, T Ohtsuka,Shirato, Y.
  • 学会等名: 2007 AGU Fall meeting
  • 発表場所: San Francisco
  • 年月日: 2007-12-11
• [学会発表] Millennial-scale paleoceanographic changes in the central Bering Sea during the late Pleistocene (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, B.-K. Khim, T. Itaki, K. Katsuki, M. Uchida, R. Tad
  • 学会等名: Final International Symposium of IGCP-476
  • 発表場所: Univ. Tokyo
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] (2007) The late Pleistocene Radiolarians in the Bering Sea (2007)
  • 著者名/発表者名: Itaki, B.-K. Khim, S. Kim, M. Uchida, K. Katsuki, K. Ohkushi, K. Nagashima, S. Rella, R. Tada
  • 学会等名: Final International Symposium of IGCP-476
  • 発表場所: Univ. Tokyo
  • 年月日: 2007-12-06
• [学会発表] High-resolution radiolarian analysis for the late Pleistocene paleoceanography in the Bering Sea (2007)
  • 著者名/発表者名: T. Itaki, B.-K. Khim, S. Kim, M. Uchida, K. Katsuki, K. Ohkushi, K. Nagashima, S. Rella, R. Tada
  • 学会等名: 日本第四紀学会50周年記念事業 国際シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2007-11-19
• [学会発表] Millennial-scale variation of CaCO3 values during the last glacial period in the Bering Sea: Evidence of Dansgaard-Oeschger events (2007)
  • 著者名/発表者名: S. Kim, B.-K. Khim, T. Itaki, M. Uchida
  • 学会等名: 日本第四紀学会50周年記念事業 国際シンポジウム
  • 発表場所: つくば
  • 年月日: 2007-11-19
• [学会発表] 高緯度北極ニーオルスンの海成堆積物層におけるCO_2放出と微生物の分解特性 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田雅己,内田昌男,中坪孝之,神田啓史
  • 学会等名: 極域生物シンポジウム
  • 発表場所: 東京
  • 年月日: 2007-11-18
• [学会発表] Hydrodynamic Controls on the Age and Composition of Terrestrial Organic Matter Distributed over the Washington Margin (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchida, M., T.I. Eglinton, J.M. Hayes, L.Coppola, O. Gustafsson, P.Andersson, D. Montlucon
  • 学会等名: The 23rd International Meeting on Organic Geochemistry
  • 発表場所: England
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] 河川流下過程における食物網構造の変遷~安定同位体比,放射性同位体比からの検討~等の名称 (2007)
  • 著者名/発表者名: 石川尚人,内田昌男,陀安一郎
  • 学会等名: 日本陸水学会第72回大会
  • 発表場所: 水戸
  • 年月日: 2007-09-10
• [学会発表] Source apportioning and molecular characterization of incomplete combustion products in PM1.1. and PM10 aerosols from residential areas of suburban Tokyo using natural abundance radiocarbon (2007)
  • 著者名/発表者名: Uchida M, Koike Y, Kumata H, Nakata H, Tsuzuki M, Uchida T, Fujiwara K, Shibata Y
  • 学会等名: Dioxin 2007 Tokyo
  • 発表場所: Tokyo
  • 年月日: 2007-09-03
• [学会発表] 13C and 14C isotopic signatures of plant derived biomarkers in forest fine aerosol, Implication for a proxy for photosynthetic carbon isotopic discrimination at ecosystem-scale (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, Hidetoshi Kumata, Miyuki Kondo, Yasuyuki Shibata
  • 学会等名: 234th American chemical society annual meeting
  • 発表場所: Boston
  • 年月日: 2007-08-20
• [学会発表] 最終退氷期十勝沖海底コアに記録された海底下メタンハイドレート湧出現象 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,大串健一,稲垣史生,石村豊穂,角皆潤,柴田康行
  • 学会等名: 第20回タンデム加速器研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究所 東海事業所
  • 年月日: 2007-07-13
• [学会発表] 分子レベル14C測定による都市微小大気エアロゾル中燃焼由来汚染化学物質(PAHs)の起源推定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,熊田英峰,佐久間英輔,藤原祺多夫,柴田康行
  • 学会等名: 第20回タンデム加速器研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究所 東海事業所
  • 年月日: 2007-07-13
• [学会発表] 有孔虫化石の放射性炭素年代測定による最終退氷期北西太平洋におけるミレニアムスケール海洋循環変動の高精度復元 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,大串健一,Timothy I. Eglinton,James P. Kennett,柴田康行
  • 学会等名: 第20回タンデム加速器研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究所 東海事業所
  • 年月日: 2007-07-13
• [学会発表] 最終氷河期融氷期完新世における北西太平洋における海洋表層リザーバー年代の変動有孔虫化石の放射性炭素年代測定 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,青木かおり,簑島佳代,川幡穂高,村山雅史,柴田康行,多田隆治
  • 学会等名: 第20回タンデム加速器研究会
  • 発表場所: 日本原子力研究所 東海事業所
  • 年月日: 2007-07-13
• [学会発表] Mid to deep-depth ocean circulation in the western North Pacific during the last glacial maximum- deglacial transition period: evidence from foraminiferal radiocarbon age (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, K. Ohkushi, K. Kimoto, Y. Shibata
  • 学会等名: European geophysical union general assembly 2007
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2007-04-16
• [学会発表] Hydrodynamic Controls on the Age and Composition of Terrestrial Organic Matter Distributed over the Washington Margin: Implication from compound-specific radiocarbon analysis (2007)
  • 著者名/発表者名: M. Uchida, T.I. Eglinton, J.M. Hayes, L.Coppola, O. Gustafsson, P.Andersson , D. Montlucon
  • 学会等名: European geophysical union general assembly 2007
  • 発表場所: Vienna
  • 年月日: 2007-04-16
• [学会発表] CK05-04乗船研究者一同、 CK05-04航海、下北半島沖より採取された70mピストンコアを用いた北西太平洋域古海洋環境復元に関する予察的結果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,木元克典,岡崎裕典,長島佳奈,多田隆治,青池寛,真砂英樹,倉本真一
  • 学会等名: 第23回しんかいシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
  • 年月日: 2007-03-14
• [学会発表] 最終氷河期融氷期-完新世における北西太平洋における海洋表層リザーバー年代の変動.有孔虫化石の放射性炭素年代測定による検証 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,大串健一,青木かおり,簑島佳代,川幡穂高,村山雅史,柴田康行,多田隆治
  • 学会等名: みらいシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
• [学会発表] MR06-04, Leg 2乗船研究者一同、MR06-04, Leg 2ベーリング海北部深度トランセクト・コアの予察的結果 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田昌男,板木拓也,長島佳菜,Rella Stephan,大串健一,多田隆治
  • 学会等名: みらいシンポジウム
  • 発表場所: 横浜
• [図書] 第五版実験科学講座20-2 環境科学 3.4.5項 GC-AMCによるバイオマーカー分析 (2007)
  • 著者名/発表者名: 内田 昌男
  • 総ページ数: 800
  • 出版者: 丸善