| 研究課題/領域番号 |
19K06196
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| 研究種目 |
基盤研究(C)
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| 配分区分 | 基金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分40030:水圏生産科学関連
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| 研究機関 | 京都大学 (2022-2023)
総合地球環境学研究所 (2019-2021) |
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研究代表者 |
池谷 透 京都大学, 生態学研究センター, 研究員 (70361590)
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| 研究分担者 |
奥田 昇 神戸大学, 内海域環境教育研究センター, 教授 (30380281)
伴 修平 滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (50238234)
石田 卓也 広島大学, 先進理工系科学研究科(総), 助教 (70759571)
丸尾 雅啓 滋賀県立大学, 環境科学部, 教授 (80275156)
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| 研究期間 (年度) |
2019-04-01 – 2024-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
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| 配分額 *注記 |
4,420千円 (直接経費: 3,400千円、間接経費: 1,020千円)
2021年度: 1,040千円 (直接経費: 800千円、間接経費: 240千円)
2020年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2019年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
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| キーワード | 有機態リン / オルトリン酸 / イオンクロマトグラフィー / リン酸酸素安定同位体 / リン酸エステラーゼ / エクトエンザイム / 微生物メタゲノム / 次世代シーケンサー / 滞留時間 / 閉鎖性水域 / オルトリン / 酸素安定同位体 / 蛍光性エステラーゼ基質 / リン循環 / エステラーゼ / リン酸－酸素安定同位体 / 内湖 / プランクトン |
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| 研究開始時の研究の概要 |
湖沼生態系においてリンはしばしば生物生産の制限要因になる。有機態リンを分解してオルトリン酸に変える再生過程は微生物のリン利用戦略としてもリン循環の生物過程としても重要だが、水圏の有機態リンの存在量と利用を解明する測定手法や個々の過程は未解明な点が多く理解が進んでいない。本研究では、水田から排水が流入する２つの連結内湖の湖水について、リン酸エステル分解酵素の基質特異性に基づく有機態リン分子種の分解過程と生物によって取り込まれた履歴情報を含むリン酸－酸素安定同位体の二つの側面からリン循環速度を見積もり、微生物群動態とリンの生物学的循環の有機態リンの存在量の時間的・空間的変動を明らかにする。
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| 研究成果の概要 |
湖水をリン酸（モノ-＆ジ-）エステラーゼで加水分解して生成するオルトリン酸の増加量をイオンクロマトグラフィーで測定し、有機態リン濃度を定量する方法を開発し、モリブデン青法では、従来、見落とされていた酸易分解性成分の有機態リンをリン酸エステル結合の種類やサイズ分画ごとに定量した。さらに、蛍光生成基質の分解速度キネティクスと組み合わせることによって、酵素反応速度論に基づく有機態リンの回転時間を求めた。湖水のリン酸－酸素安定同位体比分析との同時調査を実施することにより、分解基質濃度と同位体比の対応関係を明らかにし、両者の季節変動や流入負荷の変動による半閉鎖性水域のリン循環への影響を明らかにした。
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
有機態リンがリン酸エステラーゼで分解される際、同位体交換平衡によって生じるリン酸－酸素安定同位体比の変化は、野外に適用可能なリン循環の指標として用いられるようになった。一方、有機態リンの測定は、従来、化学的分解や分子量に基づく分析操作上の定義に基づく把握に留まっていた。本研究では、湖水の酵素加水分解によって生成したオルトリン酸をイオンクロマトグラフィーで定量することによって分解酵素種ごとに有機態リン濃度を測定する方法を確立し、現場の有機態リン基質の回転時間を酵素反応速度論から求めることにより、有機態リン基質動態とリン酸－酸素安定同位体比変化の対応関係について議論することが可能になった。
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