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博物標本の分子レベル炭素14時計を用いた植物による土壌炭素利用機構の解明

研究課題

研究課題/領域番号 19K22463
研究種目

挑戦的研究(萌芽)

配分区分基金
審査区分 中区分45:個体レベルから集団レベルの生物学と人類学およびその関連分野
研究機関国立研究開発法人海洋研究開発機構

研究代表者

石川 尚人  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学センター), 副主任研究員 (80609389)

研究分担者 菅 寿美  国立研究開発法人海洋研究開発機構, 海洋機能利用部門(生物地球化学プログラム), 准研究副主任 (80392942)
研究期間 (年度) 2019-06-28 – 2023-03-31
研究課題ステータス 完了 (2022年度)
配分額 *注記
6,370千円 (直接経費: 4,900千円、間接経費: 1,470千円)
2020年度: 3,120千円 (直接経費: 2,400千円、間接経費: 720千円)
2019年度: 3,250千円 (直接経費: 2,500千円、間接経費: 750千円)
キーワードクロロフィル / 再利用 / 爆弾炭素 / 植物標本 / タイムマシン
研究開始時の研究の概要

陸上植物は大気CO2だけでなく、土壌から取り込んだ炭素を材料に、複雑な有機物を合成している可能性が示されている。そこで本研究は、代表的な光合成色素であるクロロフィル a の生合成材料として、土壌炭素がどれくらい重要かを明らかにすることを目的とする。将来的には、植物が合成する他の化合物も含めて、土壌炭素が合計でどれくらい「リサイクル」されているか、という革新的な見積もりへとつながっていくことが期待される。

研究成果の概要

本研究は、葉の標本からクロロフィル a を単離・精製し、その放射性炭素濃度(Δ14C)を測定することで、クロロフィル a の材料として土壌炭素がどれくらい重要かを明らかにする。そのために、スイスで採集されたブナ科コナラ属の葉の博物標本を入手した。このうち1952年、1963年、1965年、1966年、1973年、1982年、1995年、2007年の試料を、葉全体のΔ14Cとクロロフィル a (フェオフィチン a として処理) のΔ14Cの分析用に供した。葉全体のΔ14C分析は完了し、今後フェオフィチン a のΔ14C分析結果をまとめて、論文として発表する予定である。

研究成果の学術的意義や社会的意義

植物にクロロフィル a はわずか(μg / g オーダー)しか含まれておらず、それらのΔ14C分析を行うのは極めて困難である。したがって、高度な実験技術を駆使した信頼性の高い世界初のデータを取得すること自体、現時点では挑戦的かつ先駆的である。葉の博物標本と分子レベルのΔ14C分析を組み合わせ、大気CO2以外の炭素起源を特定する、という斬新なアイディアは応募者ら独自のものであり、本研究の萌芽的な成果は、将来のブレイクスルーの下地になることが期待される。

報告書

(4件)
  • 2022 研究成果報告書 ( PDF )
  • 2021 実施状況報告書
  • 2020 実施状況報告書
  • 2019 実施状況報告書
  • 研究成果

    (8件)

すべて 2021 2020 2019 その他

すべて 国際共同研究 (3件) 雑誌論文 (4件) (うち国際共著 4件、 査読あり 4件、 オープンアクセス 1件) 図書 (1件)

  • [国際共同研究] University of Minnesota, St. Paul/University of California, Berkeley(米国)

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
  • [国際共同研究] Yale University/University of Washington(米国)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [国際共同研究] ETH Zurich(スイス)

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Influences of ocean currents on the diets of demersal fish communities in the western North Pacific revealed by their muscle carbon and nitrogen isotopic compositions2021

    • 著者名/発表者名
      Naoto F Ishikawa, Nanako O Ogawa, Yoshito Chikaraishi, Moto-omi Yamaguchi, Katsunori Fujikura, Yosuke Miyairi, Yusuke Yokoyama, Toshi Nagata, Naohiko Ohkouchi
    • 雑誌名

      Frontiers in Marine Science

      巻: 8 ページ: 465-465

    • DOI

      10.3389/fmars.2021.641282

    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Combined use of radiocarbon and stable carbon isotopes for the source mixing model in a stream food web2020

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Naoto F.、Finlay Jacques C.、Uno Hiromi、Ogawa Nanako O.、Ohkouchi Naohiko、Tayasu Ichiro、Power Mary E.
    • 雑誌名

      Limnology and Oceanography

      巻: 65 号: 11 ページ: 2688-2696

    • DOI

      10.1002/lno.11541

    • 関連する報告書
      2020 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Radiocarbon age of different photoreactive fractions of freshwater dissolved organic matter2019

    • 著者名/発表者名
      Ishikawa Naoto F.、Butman David、Raymond Peter A.
    • 雑誌名

      Organic Geochemistry

      巻: 135 ページ: 11-15

    • DOI

      10.1016/j.orggeochem.2019.06.006

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Compound-Specific Radiocarbon Analysis by Elemental Analyzer?Accelerator Mass Spectrometry: Precision and Limitations2019

    • 著者名/発表者名
      Haghipour N.、Ausin B.、Usman M. O.、Ishikawa N.、Wacker L.、Welte C.、Ueda K.、Eglinton T. I.
    • 雑誌名

      Analytical Chemistry

      巻: 91 号: 3 ページ: 2042-2049

    • DOI

      10.1021/acs.analchem.8b04491

    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [図書] 同位体環境学がえがく世界:2020 年版2020

    • 著者名/発表者名
      陀安一郎、申基澈、藤吉麗編
    • 総ページ数
      104
    • 出版者
      総合地球環境学研究所
    • ISBN
      9784906888764
    • 関連する報告書
      2019 実施状況報告書

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公開日: 2019-07-04   更新日: 2024-01-30  

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