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微生物核酸の同位体比測定による新たな生態系構造解析手法の確立

研究課題

研究課題/領域番号 21K17879
研究種目

若手研究

配分区分基金
審査区分 小区分63010:環境動態解析関連
研究機関総合地球環境学研究所 (2022-2023)
京都大学 (2021)

研究代表者

大西 雄二  総合地球環境学研究所, 基盤研究部, 特任助教 (10847677)

研究期間 (年度) 2021-04-01 – 2024-03-31
研究課題ステータス 完了 (2023年度)
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)
2023年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2022年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円)
2021年度: 1,170千円 (直接経費: 900千円、間接経費: 270千円)
キーワード安定同位体 / 核酸 / 琵琶湖 / 底生動物 / 硫黄 / リン / 微生物
研究開始時の研究の概要

炭素・窒素安定同位体比測定に適した微生物からの簡便な核酸抽出手法を検討する。その後、様々な微生物を炭素・窒素・リン濃度を様々に変化させた培地で培養し、菌体と培地中の炭素窒素源との同位体比の差を測定する。さらに、核酸・アミノ酸・脂肪酸などの代謝物質の化合物ごとの濃度プロファイルと炭素・窒素同位体比を測定することで、核酸の生合成代謝の活性と菌体と栄養源との同位体比の差との関連を考察する。また、これらの結果を琵琶湖深層の生態系に適用することで、新たな生態系解析手法の確立を目指す。

研究成果の概要

淡水湖沼生態系における底生動物群集を支える栄養源について、堆積物中の微生物活動の重要性を正確に評価するための新たな手法を確立することを目的として、微生物の核酸の回収・精製・同位体比測定方法の検討を行った。その結果、従来の精製法に問題があり、うまく同位体比を測定することができないことが明らかとなった。しかしながら、淡水湖沼生態系において硫黄同位体比を用いた、微生物活動に関する新たな評価手法を確立し、底生動物群集の栄養源として、堆積物中での硫黄循環とそれに伴う微生物活動が重要であることが明らかとなった。

研究成果の学術的意義や社会的意義

淡水湖沼生態系において、堆積物中での硫黄酸化細菌や硫酸還元細菌の活動が、底生動物群集の栄養源として重要であることが初めて明らかとなった。これは、淡水湖沼生態系内にこれまで知られていない新たな栄養経路が存在していることを示唆している。この現象について、他の湖沼での調査を進めることによって、地球温暖化などの環境変動に対する淡水湖沼生態系の応答を理解する上で重要な知見が得られると期待される。

報告書

(4件)
  • 2023 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2022 実施状況報告書
  • 2021 実施状況報告書
  • 研究成果

    (11件)

すべて 2024 2023 2022 2021

すべて 雑誌論文 (6件) (うち査読あり 3件、 オープンアクセス 1件) 学会発表 (5件) (うち国際学会 1件)

  • [雑誌論文] 淡水湖沼における底生動物群集を支える堆積物中の微生物活動2024

    • 著者名/発表者名
      大西雄二
    • 雑誌名

      アグリバイオ

      巻: 8 ページ: 42-44

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [雑誌論文] Major contribution of sulfide‐derived sulfur to the benthic food web in a large freshwater lake2023

    • 著者名/発表者名
      Onishi Yuji、Yamanaka Toshiro、Koba Keisuke
    • 雑誌名

      Geobiology

      巻: 21 号: 5 ページ: 671-685

    • DOI

      10.1111/gbi.12569

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり / オープンアクセス
  • [雑誌論文] Multipath ecological influence of an iteroparous fish migration from Lake Biwa to an alluvial stream2023

    • 著者名/発表者名
      Akira Kurasawa, Yuji Onishi, Keisuke Koba, Keitaro Fukushima, Hiromi Uno
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: 68 号: 8 ページ: 1400-1412

    • DOI

      10.1111/fwb.14112

    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] Multipath ecological influences of an iteroparous fish migration from Lake Biwa to a moderate sized alluvial river2023

    • 著者名/発表者名
      Kurasawa A., Onishi Y., Fukushima K., Koba K., Uno H.
    • 雑誌名

      Freshwater Biology

      巻: -

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 査読あり
  • [雑誌論文] 琵琶湖の底生動物の炭素・窒素・硫黄安定同位体比2022

    • 著者名/発表者名
      大西雄二
    • 雑誌名

      金属

      巻: 92 ページ: 92-98

    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Digestion Efficiency during Alkaline Persulfate Oxidation for Determination of Total Phosphorus Content of Biological Samples2021

    • 著者名/発表者名
      ONISHI Yuji
    • 雑誌名

      Analytical Sciences

      巻: 37 号: 12 ページ: 1771-1774

    • DOI

      10.2116/analsci.21P116

    • NAID

      130008127635

    • ISSN
      0910-6340, 1348-2246
    • 年月日
      2021-12-10
    • 関連する報告書
      2021 実施状況報告書
  • [学会発表] 成層期の琵琶湖における堆積物中硫黄循環と底生動物への影響2023

    • 著者名/発表者名
      大西雄二,山中寿朗,木庭啓介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2023
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 循環期の琵琶湖における硫化物と底生動物の硫黄同位体比2023

    • 著者名/発表者名
      大西雄二,木庭啓介
    • 学会等名
      第13回同位体環境学シンポジウム
    • 関連する報告書
      2023 実績報告書
  • [学会発表] 遡上魚が排泄するアンモニウムと河川生物の窒素同位体比2023

    • 著者名/発表者名
      大西雄二、倉澤央、宇野裕美、福島慶太郎、木庭啓介
    • 学会等名
      生態学会第70回年会
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
  • [学会発表] Biogeochemical sulfur cycle and contribution of the sulfide to benthic animals in freshwater lake2022

    • 著者名/発表者名
      Onishi Y/. Yamanaka T., Koba K.
    • 学会等名
      12th International Conference on the Applications of Stable Isotope Techniques to Ecological Studies (IsoEcol 2022)
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [学会発表] 成層期における琵琶湖堆積物中硫化物の濃度と同位体比の鉛直分布2022

    • 著者名/発表者名
      大西雄二、山中寿朗、木庭啓介
    • 学会等名
      Japan Geoscience Union Meeting 2022
    • 関連する報告書
      2022 実施状況報告書

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公開日: 2021-04-28   更新日: 2025-01-30  

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